13

ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ЖИЗНЕННОНЕОБХОДИМЫХ КОМПОНЕНТОВ ПИЩИ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ОРГАНИЗМ

2.1.Белки

Внастоящее время известно большое количество жизненнонеобходимых компонентов пищи, без которых невозможно существование живого организма. В первую очередь это белок.

Без белка нет жизни на Земле. Белки – наиболее ценные и незаменимые компоненты пищи, они обеспечивают как пластические, так и энергетические потребности организма.

Белок является основной составной частью протоплазмы клеток, в которой непрерывно происходит распад белка и одновременно его синтез из белков пищи. Он является важной составной частью ядер клеток и межклеточного вещества. Особое значение имеют белки, входящие в состав ферментов, гормонов, антител и других образований, которые выполняют в организме тонкую и сложную функцию. К таким белкам относятся: глобин, который входит в состав гемоглобина, миозин и актин мышц, глобулины, которые образуют антитела и другие вещества.

При белковой недостаточности у человека могут проявляться такие заболевания, как алиментарная дистрофия, маразм и болезнь "квашиоркор". Если алиментарная дистрофия и маразм проявляются при общей недостаточности всех питательных веществ – белков, жиров, углеводов, то болезнь "квашиоркор", означает "отнятый" (от груди) ребенок. Этим заболеванием страдают дети, отнятые от груди матери и переведенные на углеводное питание с резкой недостаточностью белка животного происхождения и, в частности, такой аминокислоты, как метионин. При развитии болезни «квашиоркор» могут развиваться стойкие, необратимые изменения как конституционного характера (снижение средних показателей роста, веса и др.), так и изменения личности.

Недостаточное белковое питание обуславливает морфологические и функциональные изменения в организме. Одним из наиболее ранних нарушений белковой недостаточности является снижение защитных свойств организма. Существенное изменение при белковой недостаточности возникает в эндокринной системе – в гипофизе, надпочечниках, поджелудочной железе, кроме этого наблюдается атрофия яичек и дегенерация почек.

Большой чувствительностью к белковой недостаточности обладает гипофиз. В гипофизе происходит резкое снижение количества эози-

14

нофильных клеток, которые продуцируют гормон роста. Не менее существенные изменения при белковой недостаточности в рационе наблюдается и в надпочечниках: в них снижается синтез адреналина.

Как недостаток, так и избыток белка в рационе для организма небезразличен. Избыточное содержание белка в рационе оказывает отрицательное влияние на обмен веществ и приводит к ряду заболеваний. При избытке белка в питании увеличивается нагрузка на печень, почки в результате большого поступления и выведения азотсодержащих веществ, что обуславливает перевозбуждение нервной системы и может вызвать гиповитаминоз А и В6. Это связано с тем, что с белком в организм поступает повышенное количество нуклеиновых кислот, в результате в организме происходит накопление продуктов обмена пуринов – одной из причин заболевания суставов, подагры, мочекаменной болезни и др.

При дефиците белков нарушается образование холина в печени и может возникнуть ее жировая инфильтраиция. Дефицит белка в рационе также отрицательно влияет на центральную и высшую нервную деятельность.

Для различных половозрастных групп населения потребность в белке различная. Для мужчин в возрасте 18–40 лет суточная потребность в белке составляет от 98 до 108 г, в том числе животного происхождения – от 54 до 58 г, а в возрасте 40–60 лет соответственно: 89– 100 г и 46–49 г, для женщин в возрасте 18–40 в суточном рационе количество белка составляет 82–92 г, в т.ч. животного – 46–49 г. Повышенный уровень белка предусматривается для лиц с незаконченным ростом, т.к. нормальный рост, развитие организма протекает наиболее эффективно при достаточном содержании белка в рационе. Нормирование белка для лиц с незаконченным ростом рекомендуется производить из расчета 1–1,5 г на один кг массы тела, однако при этом следует учитывать уровень физической нагрузки.

Для студентов потребность в белке составляет: для мужчин – 113 г, в том числе животного белка – 68 г, для женщин соответственно 96 г и 58 г. На каждые 1000 ккал рациона должно приходится не менее 40 г белка.

Установлено, что растительные и животные белки организмом усваиваются неодинаково, лучше усваиваются белки животного происхождения: белки молока и яиц усваиваются в пределах 96% от общего количества, белки мяса теплокровных животных и рыбы – 95%, хлеба и муки (1 и 2 сорта) на 95%, белки овощей усваиваются в количестве 80% от общего уровня, а картофеля только на 70%.

Рекомендуется, чтобы доля белка в среднем составляла 12% от калорийности суточного рациона.

15

На усвояемость белка большое влияние оказывают технологическая обработка пищевого сырья.

Если пищевое сырье подвергается длительной тепловой обработке, то содержащиеся в нем белки вступают в реакцию с углеводами и другими ингредиентами пищи, в результате образуются меланоидины и другие соединения, которые трудно усваиваются организмом и ухудшают его органолептические показатели.

В зерновых, зернобобовых и животных продуктах питания азотистые вещества составляют 95% от общего количества, в овощах и фруктах от 30 до 50%. Некоторые азотистые соединения, такие как: пуриновые основания, нуклеиновые кислоты, креатин, нитраты на организм могут оказывать отрицательное влияние. Креатин, пуриновые основания, нуклеиновые кислоты в большом количестве содержаться в почках и печени домашних животных, поэтому данные продукты должны употребляться в ограниченных количествах.

Огромное значение в питании человека представляет не только количественное потребление белка, а прежде всего состав аминокислот в белковой молекуле.

Аминокислоты, сочетаясь между собой в различных комбинациях, образуют белки, разнообразные по своему составу и свойствам, поэтому биологическая ценность белков определяется их аминокислотным составом. В настоящее время известно более 80 природных аминокислот, но наиболее важное значение в питании человека имеют 22 аминокислоты, содержащиеся в продуктах питания.

Основным критерием в определении биологической ценности и физиологической роли аминокислот является их способность поддерживать рост, входить в комплекс обязательных веществ, без которых невозможен синтез белка в организме.

Еще в 1914 г. Осборн (Osborn) и Мендель (Mendel) высказали мысль, что аминокислоты являются основным фактором в проблемах, связанных с белком, и что в числе их имеются жизненно необходимые аминокислоты, не синтезируемые в организме. Это подтвердилось проведенными ими опытами на крысах.

Крысам длительное время скармливали достаточное количество растительных белков. Рост крыс, при этом почти полностью прекратился, а при скармливании им в тех же количествах белка животного происхождения рост протекал нормально. Белок животного происхождения был представлен в основном казеином, а растительного – зеином.

Если животным одновременно с растительным белком зеином скармливали аминокислоты триптофан и лизин, то крысы росли так же, как и те, что получали белок животного происхождения – казеин.

16

Из этого был сделан вывод, что среди белков имеются соединения с высокой биологической активностью (как казеин животного происхождения) и белки, обладающие меньшей биологической активностью, как большинство растительных и белков соединительной ткани животных.

Эти различия в биологической ценности белка во всех случаях связаны с его аминокислотным составом. Из данных, представленных Осборном и Менделем, видно, что организм не в состоянии превращать любые аминокислоты друг в друга в соответствии со своими потребностями. В опытах на крысах общее количество зеина, а в нем и аминокислот было даже больше, чем аминокислот в рационе крыс, получавших аминокислоты, содержащиеся в белке казеине. Следовательно, определенные аминокислоты организм обязательно должен получать с пищей.

Опытным путем было выявлено, какие аминокислоты являются необходимыми для жизни человека и обязательно должны содержаться в пище. Данные соединения получили название эссенциальные (незаменимые) аминокислоты.

Неэссенциальными (заменимыми) называют те аминокислоты, которые в организме могут образовываться при наличии других аминокислот, путем их превращения.

Аминокислоты, полученные с пищей, необходимы растущему организму для образования нового клеточного вещества, новых белков. Для взрослого организма, не меняющегося в весе, также необходимо наличие в рационе определенного количества белка, при этом в нем должны присутствовать и все незаменимые аминокислоты.

К эссенциальным аминокислотам относятся: лейцин, изолейцин, лизин, триптофан, валин, треонин, метионин, фенилаланин. Установлено, что у детей в раннем возрасте не синтезируются в достаточном количестве такие аминокислоты, как аргинин и гистидин, поэтому для детей они также считаются незаменимыми.

Для удовлетворения потребностей организма в незаменимых аминокислотах и обеспечения необходимого уровня синтетических процессов основное значение имеет сбалансированность незаменимых аминокислот в пищевом рационе.

Если с пищей в организм поступают белки с низкой биологической ценностью, то организм может использовать содержащиеся в них аминокислоты лишь в той мере, в которой они содержат эссенциальные аминокислоты. Другие аминокислоты, сколько бы их не было, расщепляются в процессе обмена веществ, и их азот выделяется с мочой.

Для организма также не безразлично и то, поступает ли нужная смесь аминокислот одновременно или их поступление распределено во

17

времени. Если недостающие эссенциальные аминокислоты в организм попадают через несколько часов после употребления белка с низкой биологической ценностью, то желанная цель не достигается, так как к этому времени уже совершилось расщепление малоценного белка и позже поступившие эссенциальные аминокислоты оказываются лишними и распадаются.

Только сбалансированность незаменимых аминокислот между собой и благополучные соотношения с другими компонентами пищевого рациона позволяют удовлетворить потребность организма в незаменимых аминокислотах при их минимальном количестве в пище.

В России принято считать оптимальным соотношение незаменимых аминокислот в рационе (г/сутки): триптофана – 1, лейцина – 4–6, изолейцина – 3–4, валина – 4, треонина – 2–3, лизина – 3–5, метионина

– 2–4, фенилаланина – 2–4, гистидина – 2, аргинина – 6.

Данное соотношение может быть достигнуто, если в составе рациона будут присутствовать животные и растительные белки.

К заменимым аминокислотам относятся аланин, аспарагин, аспарагиновая кислота, глицин (гликокол), глютамин, глютаминовая кислота, норлейцин, оксипролин, оксиглютаминовая кислота, пролин, серин, тирозин, цистеин, цистин. Заменимые аминокислоты в организме выполняют весьма важные функции и играют физиологическую роль не менее значимую, чем незаменимые.

Поскольку заменимые аминокислоты синтезируются в организме, то истинная потребность в них для организма пока не определена, однако принято считать, что потребность взрослого человека в заменимых аминокислотах составляет (г/в сутки): цистина – 2–3, тирозина – 3–4, аланина – 3, серина – 3, глютаминовой кислоты –16, аспарагиновой кислоты – 6, пролина – 5, гликокола (глицина) – 3.

В настоящее время промышленность разработала рецепты аминокислотных добавок, они выпускаются как в виде сбалансированных смесей, так и в виде индивидуальных веществ. Многие аминокислотные добавки имеют специфические свойства, способствующие укреплению здоровья, начиная с улучшения иммунной системы и снижения зависимости от сильнодействующих лекарств и наркотиков.

Так, незаменимая аминокислота триптофан используется мозгом вместе с витамином В6 (ниацином) и магнием для образования серотонина – нейромедиатора, который переносит сигналы между мозгом и одним из биохимических механизмов сна в организме. Триптофан уменьшает болевую чувствительность, помогает уменьшить беспокойство, напряжение и некоторые симптомы биохимических нарушений в организме, связанные с приемом алкоголя, а также препятствует алкоголизму.

18

Больше всего триптофана содержится в твороге, молоке, мясе теплокровных животных, рыб, индейки, в бананах и других продуктах, богатых белком.

Фенилаланин является нейромедиатором, который передает сигналы между периферическими нервными клетками и мозгом. В организме фенилаланин превращается в норадреналин и допамин – медиаторы возбуждений, которые обеспечивают бодрость и жизненность.

Производя и активируя морфиноподобные гормоны, называемые эндорфинами, фенилаланин усиливает и продлевает естественные противоболевые механизмы организма при повреждениях, несчастных случаях и болезнях, уменьшает чувство голода, усиливает сексуальный интерес, улучшает память и умственную активность, облегчает депрессию.

Источниками фенилаланина являются хлебобулочные изделия, соевые продукты, творог, сухое молоко, миндаль, арахис, бобы, тыквенные и кунжутные семена.

Лизин – незаменимая аминокислота, жизненно важная для построения критических белков организма, она необходима для роста, восстановления тканей, производства антител, гормонов и ферментов. Помогает уменьшить вероятность или предупредить герпесную инфекцию, устранять некоторые проблемы, связанные с бесплодием, способствует улучшению сосредоточения, утилизирует жирные кислоты, необходимые для производства энергии.

Пищевые продукты, содержащие высокий уровень лизина: рыба, молоко, мясо, сыр, дрожжи, яйца, соевые продукты.

С возрастом людям, особенно мужчинам, требуется больше лизина, чем в молодости.

Аргинин – аминокислота, необходимая для нормального функционирования гипофиза. Вместе с орнитином, фенилаланином и другими веществами нервной системы, аргинин требуется для синтеза и высвобождения гормона роста гипофиза.

Аргинин в большей степени необходим взрослым людям, потому что после 30 лет почти полностью прекращается его секреция из гипофиза. Человеческий гормон роста накапливается в гипофизе, и организм выделяет его в ответ на сон, физические упражнения и ограниченный прием пищи. Гормон роста в свою очередь помогает сжигать жир, превращая его в энергию, улучшает сопротивляемость заболеваниям, ускоряет заживление ран, помогает восстановлению тканей, укрепляет соединительные ткани, уменьшает уровень мочевины в крови и моче.

Важнейшими веществами, высвобождающими гормон роста во время сна, являются аминокислоты: орнитин, аргинин, триптофан, глицин, тирозин, действующие синергично (более эффективно вместе,

19

чем отдельно) с витамином В6, с минеральными веществами – цинком, кальцием, магнием, калием и витамином С. Пик секреции гормона роста наступает приблизительно через 90 минут после того, как человек уснул.

Выработка гормона роста у человека уменьшается по мере взросления и к 50 летнему возрасту практически прекращается.

Глютаминовая кислота является «топливом» для работы мозга. Она обладает способностью улавливать избыток аммиака, который может тормозить высшие функции мозга, и превращает его в буферный глютамин. Так как глютамин повышает уровень глютаминовой кислоты, то при дефиците его в рационе может произойти недостаток глютаминовой кислоты в мозге. Наряду с тем что глютамин способствует повышению интеллекта человека, его с успехом применяют и при лечении алкоголизма, он также сокращает время заживления язв, уменьшает усталость, депрессию. В последнее время глютамин используют в лечении шизофрении и возрастных отклонений.

Аспарагиновая кислота помогает выводить вредный аммиак из организма. Аммиак попадая в систему кровообращения, действует как высокотоксичное вещество. Удаляя аммиак, аспарагиновая кислота способствует защите центральной нервной системы.

Исследования последних лет указывают на то, что аспарагиновая кислота повышает сопротивляемость организма от усталости; когда аспарагиновую кислоту вводили в рацион спортсменов, их выносливость значительно повышалась.

Цистин – это устойчивая форма серосодержащей аминокислоты цистеина (важнейший элемент, препятствующий старению). Организм легко превращает одну кислоту в другую при необходимости, и обе формы в метаболизме можно рассматривать как одну аминокислоту.

Серосодержащие аминокислоты цистин и цистеин защищают организм от токсичности меди при высоком ее поступлении. Чрезмерное накопление меди в организме человека является признаком болезни Вильсона. Эти аминокислоты защищают организм и от других токсических металлов, а также от разрушительных свободных радикалов, которые образуются в результате курения или приема алкоголя.

Метионин – серосодержащая аминокислота, в некоторых случаях ее используют при лечении шизофрении, так как она снижает содержание гистамина в крови, который может нарушить передачу информации в мозге. Доказано, что метионин в сочетании с холином и фолиевой кислотой проявляет защитные функции против некоторых видов опухолей.