Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Украины

Национальный технический университет

"Харьковский политехнический институт"

УЧЕБНО - МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

для студентов всех форм обучения по специальностям

7.05130111 "Химические технологии пищевых добавок и косметических средств" та 7.05140101 "Промышленная биотехнология"

ХИМИЯ ПИЩИ

ОСНОВНЫЕ ГРУППЫ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

ПИЩЕВОЙ РАЦИОН СОВРЕМЕННОГО ЧЕЛОВЕКА

Л.В. Кричковская, И.В. Грицаенко,

Л.С. Мироненко, Т.А. Овсянникова, К.В. Слись

Харьков - 2014

УДК 664.38 (075)

ББК 36-1я 7

Рецензенты:

Жуков В.И., д.м.н, проф., зав. каф. биохимии ХГМУ ;

Дистанов В.Б., к.х.н, доц. каф. органического синтеза и нанотехнологий, НТУ "ХПИ".

Кричковская Л.В., Грицаенко И.В., Мироненко Л.С., Овсянникова Т.А., Слись К.В.

Химия пищи. Основные группы пищевых продуктов. Пищевой рацион современного человека. Учебное пособие / Л.В. Кричковская, И.В. Грицаенко, Л.С. Мироненко, Т.А. Овсянникова, К.В. Слись. Харьков: НТУ "ХПИ", 2013. - 106 с. - Рус. яз.

Цель пособия - ознакомление студентов с современными данными об основных группах биологически активных веществ и пищевых добавок, их классификацией, гигиенической регламентацией в продуктах питания, путях использования и роли при производстве продуктов питания.

Пособие предназначено для студентов высших учебных заведений всех форм обучения специальностей 7.05130111 "Химические технологии пищевых добавок и косметических средств" и 7.05140101 "Промышленная биотехнология".

Ціль посібника - ознайомлення студентів із сучасними даними про основні групи біологічно активних речовин і харчових добавок, їх класифікацією, гігієнічною регламентацією в продуктах харчування, шляхах використання й ролі при виробництві продуктів харчування.

Посібник призначений для студентів вищих навчальних закладів усіх форм навчання спеціальностей 7.05130111 "Хімічні технології харчових добавок і косметичних засобів" і 7.05140101 "Промислова біотехнологія".

© НТУ "ХПИ", 2014

Содержание

• Предисловие
• Раздел 1. Основные группы пищевых продуктов. Пищевой рацион современного человека
• 1.1 Основы питания
• 1.1.1 Функциональные ингредиенты
• 1.1.2 Физиологические аспекты химии пищевых веществ
• 1.1.3 Требования к функциональным ингредиентам
• 1.1.4 Функциональные продукты
• Контрольные вопросы к разделу 1
• Раздел 2. Теории и концепции питания
• 2.1 История формирования научных представлений о питании
• 2.1.1 Первый принцип рационального питания
• 2.1.2 Второй принцип рационального питания
• 2.1.3 Третий принцип рационального питания
• Контрольные вопросы к разделу 2
• Раздел 3. Рекомендуемые нормы потребления пищевых веществ и энергии
• 3.1 Значение сбалансированного рациона питания для здоровья
• 3.2 Пищеварение и транспорт питательных веществ
• 3.2.1 Пищеварительные ферменты человека
• 3.2.2 Основные этапы переваривания и всасывания
• 3.3 Обмен углеводов в организме человека
• 3.3.1 Физиологическое значение некоторых углеводов
• 3.3.2 Технологическая роль углеводов
• 3.3.3 Функции моно- и олигосахаридов в пищевых продуктах
• 3.3.4 Функции полисахаридов в пищевых продуктах
• 3.3.5 Превращение углеводов при производстве и хранении пищевых продуктов
• 3.4 Витамины и их роль в питании человека
• 3.4.1 Основные группы продуктов питания для обогащения витаминами
• 3.4.2 Технологическое значение витаминов
• 3.4.3 Изменение витаминов в технологическом процессе
• 3.5 Минеральные вещества и их роль в питании человека
• 3.5.1 Изменение минеральных веществ в процессе технологической обработки сырья и продуктов питания
• 3.6 Принципы обогащения пищевых продуктов микронутриентами
• Контрольные вопросы к разделу 3
• Раздел 4. Пищевые добавки
• 4.1 Порядковый номер вкуса
• 4.2 Тайна багряных кермесов
• 4.3 Еда завтрашнего дня
• 4.4 Классификация пищевых добавок
• 4.5 Черный список пищевых добавок
• 4.6 Правда жизни
• 4.7 БАД к пище в профилактике преждевременного старения
• 4.7.1 Вода
• 4.7.2 Витамины
• 4.7.3 Минералы
• 4.7.4 Аминокислоты
• 4.7.5 Протекторы соединительной ткани
• 4.7.6 Фитогормоны
• Контрольные вопросы к разделу 4
• Список литературы
• Приложение

Предисловие

В 2004 году решением Министерства науки и образования Украины была создана специальность 7.091628 "Химическая технология пищевых добавок и косметических средств". Уникальность этой специальности состоит в том, что учебный материал, который используется для подготовки студентов, находится на стыке таких наук, как органическая, аналитическая, коллоидная химия, биохимия, биология, технология пищевых продуктов и косметических средств.

Важное место в подготовке специалистов по специальности "Химическая технология пищевых добавок и косметических средств" занимает знание и понимание основных групп биологически активных веществ и пищевых добавок, их классификации, гигиенической регламентации в продуктах питания, путей использования и роли при производстве продуктов питания.

Написанию учебного пособия предшествовало преподавание авторами на кафедре органического синтеза и нанотехнологий Национального Технического Университета "Харьковский Политехнический Институт" лекционного и лабораторного курса "Технология производства биологически активных добавок".

Авторы надеются, что пособие будет полезным не только для студентов специальности "Химическая технология пищевых добавок и косметических средств", но и для студентов и преподавателей пищевых специальностей.

Раздел 1. Основные группы пищевых продуктов. Пищевой рацион современного человека

Пищевой рацион современного человека, определяющий в итоге его здоровье, формируется на базе физиологических потребностей в энергии, макро - и микронутриентах с учетом трех принципов рационального питания. При этом он, так или иначе, отражает индивидуальные особенности, экономические возможности и пищевые привычки человека.

По сути, сегодня не существует строгих, нормативно закрепленных правил составления пищевого рациона. Пожалуй, единственным правилом является разнообразие рациона, обеспечивающее все физиологические потребности человека. Общие рекомендации специалистов по формированию пищевого рациона включают:

- потребление разнообразных пищевых продуктов;

- поддержание идеальной массы тела;

- снижение потребления жиров, насыщенных жиров и холестерина;

- повышение потребления углеводов (крахмала, клетчатки);

- сокращение потребления сахара;

- сокращение потребления натрия (NаСl).

Последние рекомендации ВОЗ в области продовольственной политики включают следующие положения:

а) производство злаковых культур и картофеля должно обеспечить более 50% поступления энергии;

б) производство овощей (включая картофель) и фруктов должно обеспечить их потребление на уровне не менее 400г в день на человека.

В общем случае в ежедневный рацион должны входить следующие четыре группы продуктов питания:

1) мясо, рыба, яйца - источники белков и минеральных веществ;

2) картофель, хлеб, крупы и другие продукты из зерновых - источники белков, углеводов;

3) молоко и молочные продукты (в т.ч. йогурты, сыры) - источники белков, углеводов, кальция, витаминов группы В;

4) фрукты и овощи - источники витаминов и минеральных веществ.

С изменением потребности в энергии составление рациона должно предусматривать необходимость соответствия уровня микронутриентов физиологическим нормам.

Установлено, что при длительном потреблении пищевого рациона, имеющего энергетическую ценность менее 1500 ккал, оптимальное снабжение организма питательными веществами нарушается. С учетом тенденций к дальнейшему снижению потребностей человека в энергии, пищевой рацион должен обеспечивать необходимый уровень эссенциальных микронутриентов.

1.1 Основы питания

Нормальное функционирование организма человека определяется тремя основными факторами, к которым относятся потребление пищи, воды и наличие кислорода. Совокупность процессов, связанных с потреблением и усвоением в организме входящих в состав пищи веществ, называется питанием.

Питание включает последовательные процессы поступления, переваривания, всасывания и усвоения в организме пищевых веществ, необходимых для покрытия его энергозатрат, построения и возобновления клеток и тканей тела и регуляции функций организма.

Вопросы, связанные с влиянием пищевых веществ на организм человека, оптимальными условиями их переваривания и усвоения, потребностями организма в пищевых веществах, изучает физиология питания.

1.1.1 Функциональные ингредиенты

Все продукты позитивного питания содержат ингредиенты, придающие им функциональные свойства. По теории Д. Поттера на сегодняшнем этапе развития рынка эффективно используются следующие основные виды функциональных ингредиентов:

-пищевые волокна (растворимые и нерастворимые);

-витамины (А, группа В, D и т.д.);

-минеральные вещества (кальций, железо);

- полиненасыщенные жиры (растительные масла, рыбий жир, щ-3- и щ-6-жирные кислоты);

- антиоксиданты: в-каротин, витамин С (аскорбиновая кислота) и витамин Е (б-токоферол);

- олигосахариды (как субстрат для полезных бактерий), микроэлементы, бифидобактерии и др.

Функциональные свойства пищевых волокон связаны, в основном, с работой желудочно-кишечного тракта. Пища, богатая волокнами, оказывает положительное воздействие на процессы пищеварения и, следовательно, уменьшает риск возникновения заболеваний, связанных с этими процессами, например рака кишечника. Развитие рака - комплексный процесс с многочисленными факторами. Пищевые волокна увеличивают объем каловых масс посредством разбавления их содержимого. Это ведет к уменьшению взаимодействия канцерогенных продуктов метаболизма со слизистой оболочкой кишечника. Растворимые и нерастворимые волокна увеличивают ощущение сытости, т.к. пища, обогащенная волокнами, требует более длительного времени для пережевывания и переваривания, тем самым, вызывая большее выделение слюны и желудочного сока. Удовлетворение чувства голода предотвращает избыточное потребление пищи, связанное с ожирением. Установлено, что растворимые волокна, особенно пектин, оказывают положительное действие на обмен холестерина в организме. Одним из возможных объяснений эффекта снижения уровня холестерина является то, что растворимые волокна способствуют экстрагированию желчных кислот и увеличивают их выделение из организма.

Волокна имеют большое практическое значение при профилактике такого заболевания, как сахарный диабет. Употребление жирной и сладкой пищи, что типично для нашего общества, ведет к повышению массы тела, предваряя развитие диабета. Употребление в пищу продуктов, содержащих волокна, положительно влияет на состояние зубов и полости рта. Более длительный процесс пережевывания такой пищи способствует удалению бактериального налета, имеющегося на зубах. Высоковолокнистая пища содержит меньшее количество сахаров, чем продукты, богатые углеводами и жирами, что также способствует уменьшению риска образования кариеса.

Витамины и антиоксиданты, к которым относятся витамины А, С, Е, витамины группы В и провитамин А - в-каротин, являясь функциональными ингредиентами, играют важную роль в позитивном питании. Они участвуют в метаболизме, укрепляют иммунную систему организма, помогают предупредить такие заболевания, как цинга и бери-бери.

К антиоксидантам относятся в-каротин и витамины С и Е. Антиоксиданты замедляют процессы окисления ненасыщенных жирных кислот, входящих в состав липидов, путем взаимодействия с кислородом, а также разрушают уже образовавшиеся пероксиды. Антиоксиданты защищают организм человека от свободных радикалов, проявляя антиканцерогенное действие, а также блокируют активные перекисные радикалы, замедляя процесс старения.

Минеральные вещества как функциональные ингредиенты обладают следующими свойствами:

- натрий стабилизирует осмотическое давление межклеточной жидкости, улучшает работу мышц;

- калий играет важную роль в метаболизме клетки, способствует нервно-мышечной деятельности.

1.1.2 Физиологические аспекты химии пищевых веществ

В общем случае химический состав пищевого продукта формируют три основные группы компонентов:

а) продовольственное сырье,

б) пищевые добавки,

в) биологически активные добавки.

Продовольственное сырье - объекты растительного, животного, микробиологического, а также минерального происхождения, используемые для изготовления пищевых продуктов.

Пищевые добавки - природные или синтезированные вещества, соединения, специально вводимые в пищевые продукты в процессе изготовления последних в целях придания пищевым продуктам определенных (заданных) свойств и (или) сохранения их качества.

Биологически активные добавки - концентраты природных (идентичные природным) биологически активных веществ, предназначенные для непосредственного приема с пищей или введения в состав пищевых продуктов.

Название пищевых получили химические вещества пищи, которые ассимилируются в процессе обмена веществ организма. В аспекте биохимии питания все вещества, которые могут быть обнаружены в составе пищевого продукта, в обобщенном виде подразделяют на три основных класса: два класса собственно пищевых (алиментарных: от англ. - пищевой, питательный) веществ - макро- и микронутриенты и класс непищевых (неалиментарных) веществ. Представители каждого из классов отличаются химическим составом, особенностями физиологического действия и уровнем содержания в пищевых продуктах. Модифицированный классификатор основных веществ пищи, предложенный А.А. Покровским, включает следующие группы:

Макронутриенты (от латинского "нутрицио" - питание) - класс главных пищевых веществ, представляющих собой источники энергии и пластических (структурных) материалов; присутствуют в пище в относительно больших количествах (от 1 г). Представителями этого класса являются углеводы, липиды и белки.

Микронутриенты - класс пищевых веществ, оказывающих выраженные биологические эффекты на различные функции организма; содержатся в пище, как правило, в небольших количествах (милли- и микрограммы).

Класс микронутриентов объединяет витамины, предшественники витаминов и витаминоподобные вещества, а также минеральные вещества. Помимо этих биологически активных компонентов пищи, к классу микронутриентов (по А. Покровскому) относят некоторые пищевые вещества, выделенные из отдельных групп макронутриентов. В их число входят: представители группы липидов (полиненасыщенные жирные кислоты и фосфолипиды); представители белков (некоторые аминокислоты); представители углеводов (отдельные олигосахариды).

В третий класс выделены вещества, обычно содержащиеся в пищевых продуктах, но не используемые организмом в процессе жизнедеятельности. К таким веществам, объединяемым термином "непищевые", принадлежат различные технологические добавки (ароматизаторы, красители, консерванты, антиоксиданты и др.), ядовитые вещества и т.п.

Однако в настоящее время роль многих неалиментарных веществ пересматривается. Причиной тому послужили открытия у отдельных непищевых веществ новых свойств, связанных с физиологией питания. К ним относятся (представлявшие группу балластных веществ) пищевые волокна, предшественники синтеза биологически активных веществ, ферменты и эубиотики (синоним термина "пробиотики"). Последние представляют собой, в соответствии с последней редакцией этого термина, пищевые добавки микробного происхождения, оказывающие позитивное действие на организм человека через регуляцию кишечной микрофлоры. Все естественные биологически активные ингредиенты пищи II и III классов, оказывающие выраженное влияние на многие функции организма, объединяются термином "нутрицевтики". Из класса микронутриентов в особую группу, объединяемую названием "парафармацевтики", выделяют вещества пищи, оказывающие выраженное фармакологическое действие. В группу парафармацевтиков входят биофлавоноиды, гликозиды, алкалоиды, эфирные масла, органические кислоты и многие другие. Каждой группе пищевых веществ в процессах питания принадлежит своя особая роль.

Белки, поступающие с пищей, выполняют три основные функции:

1) они являются источником 10 незаменимых и 10 заменимых аминокислот, которые используются в качестве строительных блоков в ходе биосинтеза белка не только у детей (в т.ч. и новорожденных), но и у взрослых, обеспечивая постоянное возобновление белков и их кругооборот;

2) аминокислоты служат предшественниками гормонов, порфиринов и многих других биомолекул;

3) окисление углеродного скелета аминокислот вносит хотя и небольшой, но важный вклад в ежедневный общий расход деятельности, регулирует внутриклеточное осмотическое давление, улучшает работу мышц;

Микроэлементы

- магний активизирует деятельность ферментов и нервно-мышечную деятельность, снижает риск атеросклероза;

- кальций способствует работе клеточных мембран, ферментативной активности, участвует в строении костной ткани;

- фосфор участвует в строении костных тканей, способствует функционированию нервных клеток, работе ферментов и метаболизму клетки;

- цинк способствует росту организма, участвует в работе металлоферментов;

- селен активизирует иммунную систему, является детоксикантом, участвует в контроле свободных радикалов;

- йод регулирует количество гормонов щитовидной железы (противозобное средство);

- железо участвует в кроветворении, переносит кислород.

Полиненасыщенные жирные кислоты особенно усиленно изучались учеными в течение последних 20 лет. Установлено, что наиболее эффективными функциональными ингредиентами этой группы являются ненасыщенные жирные кислоты с расположением первой двойной связи, считая от СН 3-группы, между третьим и четвертым углеродными атомами - омега-3-жирные кислоты. К таким кислотам относятся линоленовая, эйкозапентаеновая и докозагексаеновая кислоты. Ненасыщенные жирные кислоты участвуют в расщеплении липопротеинов низкой плотности, холестерина, предотвращают агрегацию кровяных тел и образование тромбов, снимают воспалительные процессы и т.д.

Бифидобактерии принадлежат к функциональным ингредиентам комплексного воздействия. Система "организм человека - кишечная микрофлора" способна к саморегуляции. Однако в настоящее время известно большое число факторов, превышающих компенсаторные возможности микроэкологической системы. К их числу относятся фармакологические препараты, промышленные яды, пестициды, радиация, стрессовые состояния и т.п. Дисбаланс микробной экологии человека приводит к тяжелым заболеваниям, как желудочно-кишечного тракта, так и организма в целом. Бифидобактерии помогают восстановить и поддерживать нормальную микрофлору организма, обладают многофакторным регулирующим и стимулирующим воздействием, они являются для организма источником незаменимых аминокислот, в том числе триптофана, снижают уровень холестерина в крови. К важнейшим свойствам бифидобактерий относятся их антиканцерогенная и антимутагенная активность.

Олигосахариды растений и молока - один из главных источников углеводов в питании человека. Функциональная значимость их состоит в том, что они служат субстратом для бифидобактерий. Высокоэффективными бифидогенными факторами являются олигосахариды из медового сиропа, хлопковых семян и различных зерен.

1.1.3 Требования к функциональным ингредиентам

Ингредиенты, придающие продуктам функциональные свойства, должны соответствовать следующим требованиям:

- быть полезными для питания и здоровья (полезные качества должны быть научно обоснованы, а ежедневные дозы одобрены специалистами);

- быть безопасными с точки зрения сбалансированного питания;

- иметь точные физико-химические показатели и точные методики их определения;

- не снижать питательную ценность пищевых продуктов;

- употребляться перорально (как обычная пища);

- иметь вид обычной пищи (не выпускаться в таких лекарственных формах, как таблетки, капсулы, порошки);

- быть натуральными.

1.1.4 Функциональные продукты

В настоящее время выпускаются четыре группы продуктов функционального питания: зерновые завтраки, молочные продукты, жировые эмульсионные продукты и растительные масла, безалкогольные напитки. Содержание в этих продуктах функциональных ингредиентов показано в таблице

Контрольные вопросы к разделу 1

1.Перечислите группы продуктов питания, которые должны входить в ежедневный рацион.

2. Что изучает физиология питания?

3. Перечислите основные виды функциональных ингридиентов.

4. Охарактеризуйте функциональные свойства пищевых волокон.

5. Охарактеризуйте группы компонентов пищевого продукта.

6. Дайте определение микро- и макронутриентов, приведите примеры.

7. Поясните, почему бифидобактерии принадлежат к функциональным ингредиентам комплексного воздействия?

8. Какие требования предъявляются к функциональным ингредиентам?

9. Перечислите и охпрактеризуйте группы продуктов функционального питания?

Раздел 2. Теории и концепции питания

2.1 История формирования научных представлений о питании

Формирование научных представлений о питании и роли пищевых веществ в процессах жизнедеятельности началось лишь в середине XIX века с появлением классической парадигмы питания, которой предшествовал ряд научных открытий, непосредственно или опосредованно связанных с питанием. К ним относятся открытие витаминов, ионов микроэлементов, научные достижения, связанные с выяснением структуры белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот, роли микроэлементов в жизнедеятельности организма, структуры и организации биологических систем, научные данные, связанные со строением организма на клеточном уровне.

Впервые за всю историю эволюции цель питания стали связывать со здоровьем человека.

Суть первой научной парадигмы питания сводилась к необходимости обеспечения организма питательными веществами, которые требуются для его нормального функционирования и освобождения от балластных компонентов.

Концентрированным выражением классической парадигмы явилась окончательно сформировавшаяся в конце XIX - начале XX в, теория сбалансированного питания, в основе которой лежат три главных положения:

1. При идеальном питании приток веществ точно соответствует их потере.

2. Приток питательных веществ обеспечивается путем разрушения пищевых структур и использования организмом образовавшихся органических и неорганических веществ.

3. Энергетические затраты организма должны быть сбалансированы с поступлением энергии.

Согласно этой теории, нормальное функционирование организма обеспечивается при его снабжении не только необходимыми энергией и белком, но также при соблюдении определенных соотношений между многочисленными незаменимыми факторами питания, каждый из которых выполняет свою специфическую функцию в обмене веществ.

В основе концепции сбалансированного питания лежит определение пропорций отдельных пищевых веществ в рационе, отражающих сумму обменных реакций, которые характеризуют химические процессы, обеспечивающие в итоге жизнедеятельность организма.

Одной из главных биологических закономерностей, на которых базируется теория, является правило соответствия ферментных наборов организма химическим структурам пищи. Формула сбалансированного питания по А. Покровскому представляет собой таблицу, включающую перечень пищевых компонентов с потребностями в них в соответствии с физиологическими особенностями организма. Формула составлена на общую энергетическую ценность суточной нормы пищевых веществ, равную 3000 ккал. В соответствии с тенденциями к снижению энергетических потребностей современного человека, нормы потребления макронутриентов (источников энергии) также пересматриваются.

Исходя из формулы сбалансированного питания, полноценный рацион должен содержать питательные вещества пяти классов:

- источники энергии - белки, жиры, углеводы;

- незаменимые аминокислоты;

- витамины;

- незаменимые жирные кислоты;

- неорганические элементы.

Вода, хотя и не является питательным веществом в прямом смысле слова, также необходима человеку для воспроизведения потерь в различных процессах, например при дыхании, потоотделении и т.п. Обычно организмом используется 300-400мл метаболической (эндогенной) воды, освобождающейся в процессе биологического окисления; остальное количество, обеспечивающее суточную потребность (1750-2200 г), должно поставляться в организм с жидкими продуктами питания.

Таким образом, сбалансированное питание связано с учетом всех факторов питания, их взаимосвязи в обменных процессах, а также соответствия ферментативных систем химическим превращениям в организме. Но балансовый подход к питанию привел к ошибочному заключению, что ценными являются только усваиваемые организмом компоненты пищи, остальные, же вещества относятся к балласту. Был сделан опрометчивый вывод о том, что повышение качества пищи связано с удалением балластных веществ и обогащением ее нутриентами (питательными веществами). Однако обобщение последующего опыта, связанного с созданием и потреблением такой пищи, а также изучение роли балластных веществ и кишечной микрофлоры в процессах энергии, показали необходимость наличия балластных веществ в пище.

Суточная потребность в белках 85-90 г. Показатель качества пищевого белка, отражающий степень соответствия его аминокислотного состава потребностям организма в аминокислотах для синтеза белка, получил название биологической ценности.

Для нормального питания количество незаменимых аминокислот должно составлять 36-40%, что обеспечивается при соотношении белков растительных к животным, равном 45 : 55%.

Витамины являются незаменимыми компонентами специфических коферментов или ферментов, участвующих в метаболизме и других специализированных реакциях. Они являются органическими микропитательными веществами, ежедневная потребность в которых не превышает нескольких миллиграммов и даже микрограммов. В соответствии с последними рекомендациями ВОЗ, она должна удовлетворяться, прежде всего, за счет потребления натуральных продуктов.

Неорганические вещества и микроэлементы необходимы для нормального питания. Их можно разделить на две группы:

- а) макроэлементы, т.е. те, которые требуются в граммовых количествах (кальций, фосфор, магний);

- б) микроэлементы, потребность в которых не превышает миллиграммов или даже микрограммов (железо, йод, цинк, медь и другие).

Неорганические вещества выполняют различные функции. Они являются структурными компонентами костей и зубов, электролитами при поддержании водно-солевого баланса крови и тканей, а также простетическими группами ферментов. Оптимальное соотношение основных макроэлементов - кальция, фосфора и магния - должно составлять 1:1,3:0,5.

2.1.1 Первый принцип рационального питания

Пища для человеческого организма, прежде всего, является источником энергии. Именно при ее превращениях - окислении и распаде сложных веществ на более простые - происходит выделение энергии, необходимой организму в процессах жизнедеятельности. (Энергию выражают в килокалориях (ккал) или килоджоулях (кДж), 1 ккал соответствует 4,18 кДж.)

Роль основных источников энергии принадлежит макронутриентам - белкам, жирам и углеводам. Доля энергии, которая может высвободиться из макронутриентов в ходе биологического окисления, характеризует энергетическую ценность (калорийность) продукта.

По энергетической ценности (калорийности) пищевые продукты делятся на 4 группы:

1. Особо высокоэнергетичные: шоколад, жиры, халва 400-900;

2. Высокоэнергетичные: мука, крупа, макароны, сахар 250-400;

3. Среднеэнергетичные: хлеб, мясо, колбаса, яйца, яичный ликер, водка 100-250;

4. Низкоэнергетичные: молоко, рыба, картофель, овощи, фрукты, пиво, белое вино до 100.

Энергетическая ценность является одним из основных свойств пищевого продукта, определяющих его пищевую ценность.

Пищевая ценность продукта - совокупность свойств пищевого продукта, при наличии которых удовлетворяются физиологические потребности человека в необходимых веществах и энергии. Энергия, которой обеспечивается организм при потреблении и усвоении питательных веществ, расходуется на осуществление трех главных функций, связанных с жизнедеятельностью организма. К ним относятся: основной обмен, переваривание пищи, мышечная деятельность.

Основной обмен - это минимальное количество энергии, необходимое человеку для поддержания жизни в состоянии полного покоя (во время сна в комфортных условиях). Энергия, необходимая человеку для обеспечения основного обмена, зависит от возраста, пола, внешних условий и т.п. Считают, что за 1 час человек среднего возраста расходует 1 ккал на 1 кг массы тела. У детей этот расход в 1,3 - 1,5 раза выше. Для мужчины в возрасте 30 лет при среднем весе 65кг (условно принят за стандарт) он составляет 1570 ккал, для женщины (30лет, 55кг) - 1120ккал.

Переваривание пищи, связанное с ее специфическим динамическим действием в отсутствии мышечной активности, также требует энергии. Установлено, что поступление пищи в пищеварительный тракт на определенный период увеличивает энергию, характерную для основного обмена. Наибольший расход энергии требуется для переваривания белковой пищи, наименьший - для переваривания углеводов. Считается, что при оптимальном количестве потребляемых веществ в условиях смешанного питания увеличение основного обмена за счет специфического динамического действия пищи составляет в среднем 10-15%, что соответствует 140-160 ккал в сутки.

Мышечная деятельность, определяемая активностью образа жизни человека, требует различной энергии, которая зависит от вида физической активности и прямо связана с характером работы. Даже самые простые, легкие движения увеличивают расход энергии сверх основного обмена. В среднем на мышечную деятельность требуется ежедневно 1000-2500 ккал. Объективным физиологическим критерием, определяющим количество энергии, адекватное характеру деятельности, является соотношение общих энергозатрат на все виды жизнедеятельности с величиной основного обмена, которое названо коэффициентом физической активности (КФА). Итак, для обеспечения нормальной жизнедеятельности человека необходимо создание условий относительного равновесия между энергией, которую человек расходует, и энергией, которую он получает с пищей. Баланс энергии означает соотношение между энергией потребляемой и расходуемой. В случае положительного баланса энергии, который будет сохраняться в течение определенного периода времени, избыток энергии будет аккумулироваться в виде жира в жировой ткани, что в конечном итоге может привести к избыточной массе тела, а затем - к ожирению.

2.1.2 Второй принцип рационального питания

В соответствии со вторым принципом рационального питания должно быть обеспечено удовлетворение потребности организма в основных пищевых веществах, включающих источники энергии (белки, жиры, углеводы), незаменимые аминокислоты, незаменимые высшие жирные кислоты, витамины, минеральные вещества. То есть, в состав полноценного рациона должны входить питательные вещества пяти классов, каждый из которых выполняет в организме свои специфические функции. Обобщенно физиологическое значение основных групп питательных веществ можно представить следующим образом.

Углеводы являются наиболее распространенными питательными веществами: в результате окисления углеводов в организме человека образуется основная часть энергии. Коэффициент энергетической ценности-4 ккал/г. Кроме того, они служат предшественниками в биосинтезе многих компонентов клеток. Сами по себе углеводы не являются незаменимыми нутриентами в составе пищи человека. Однако продукты, богатые углеводами, более доступны и дешевы по сравнению с продуктами, содержащими большое количество белков и жиров, поэтому именно они составляют основную часть продуктов питания в большинстве стран. Четыре пятых населения земного шара питаются, в основном, растительной пищей, в которой на долю углеводов приходится 70, а иногда и 90% суммарной калорийности. В развитых странах, где население потребляет в сравнительно больших количествах мясные и молочные продукты, на долю углеводов приходится лишь 45 % калорийности дневного рациона.

В соответствии с основами рационального питания, суточная потребность организма человека в углеводах составляет 400-500 г, что соответствует 53-58% калорийности дневного рациона. При этом на долю сахара должно приходиться всего 10-20%, т.е. 50-100 г. Большое количество сахарозы и других низкомолекулярных сахаров оказывает неблагоприятное воздействие на зубы. Основная доля углеводной пищи приходится на крахмал. К классу углеводов относятся также пищевые волокна, суточная потребность в которых достигает 25г (в том числе, пектиновых веществ 5-6г).

Жиры или триацилглицерины - продукты животного и растительного происхождения. Как и углеводы, они являются одним из основных источников энергии (коэффициент энергетической ценности - 9 ккал/г), а кроме того служат источником углеродных атомов в биосинтезе холестерина и других стероидов. Триацилглицерины растительного происхождения являются также источником незаменимых жирных кислот. Показатель качества жировых компонентов, отражающий содержание в них полиненасыщенных жирных кислот, называется биологической эффективностью. В отличие от углеводов, жиры задерживаются и перевариваются в желудке обычно медленнее, в связи с чем они лучше, чем углеводы, способствуют насыщению. По последним данным суточная потребность организма в жирах составляет 60-80 г, что соответствует 30-35% от общей энергетической ценности рациона. Оптимальное соотношение растительных и животных жиров соответствует 7 : 3. Такое соотношение обеспечивает при утилизации жиров в процессе пищеварения поступление различных видов высших жирных кислот в следующих пропорциях: 30% - насыщенных, 60% - мононенасыщенных, 10% - полиненасыщенных, что признано оптимальным с позиций рационального питания.

Физиологически ценными компонентами липидной природы являются фосфолипиды, содержащиеся в растительных жирах, которые необходимы для обновления клеток и внутриклеточных структур. Суточная потребность организма в фосфолипидах в соответствии с формулой А. Покровского составляет 5 г.

2.1.3 Третий принцип рационального питания

Согласно третьему принципу рационального питания, принципиальным для нормального функционирования организма является не только какие продукты питания и в каком количестве потребляет человек, но и то, как и когда происходит это потребление.

В основу третьего принципа рационального питания положены четыре основных правила:

- регулярность питания, которая учитывает комплекс факторов, обеспечивающих нормальное пищеварение;

- дробность питания в течение суток, которая должна составлять не менее 3-4 раз в день;

- рациональный подбор продуктов при каждом приеме;

- оптимальное распределение пищи в течение дня, при котором ужин не должен превышать одной трети дневного рациона.

Регулярность питания связана с соблюдением времени приема пищи, при котором у человека формируется рефлекс выделения пищеварительного сока, что обеспечивает нормальное пищеварение и усвоение пищи.

Рациональное распределение пищи в течение дня (дробность питания) по количеству потребляемой пищи и ее энергетической ценности обеспечивает равномерную нагрузку на пищеварительный аппарат и создает условия для своевременного обеспечения организма необходимой энергией и питательными веществами. Формирование подбора продуктов при каждом приеме должно обеспечивать оптимальные условия для усвоения пищи. Продукты, содержащие белки животного происхождения, рациональнее потреблять в первой половине дня, а молочную и растительную пищу - во второй.

Оптимальное распределение пищи в течение дня дифференцируется в зависимости от возраста, характера физической активности, распорядка дня. Для людей среднего возраста наиболее рациональным принято четырехразовое питание, для пожилых людей - пятиразовое с промежутками между приемами в 4-5 часов. Менее рациональным является трехразовое питание, при котором увеличивается объем потребляемой пищи и нагрузка на пищеварительный аппарат. Официальная статистика свидетельствует о тенденции к увеличению числа приемов пищи в течение дня. Эти тенденции особенно ярко проявляются в развитых странах и обусловлены изменениями образа жизни современного человека. У французов, например, количество дневных приемов пищи возросло сегодня до 6, а у некоторых американцев - до 20.

Продукты на основе злаков полезны для здоровья благодаря содержанию в них растворимых и нерастворимых пищевых волокон, которые, уменьшая уровень холестерина, способствуют снижению риска сердечно-сосудистых заболеваний, а также стабилизируют пищеварительные функции организма, предупреждая заболевания желудочно-кишечного тракта.

Молочные продукты - ценный источник таких функциональных ингредиентов, как кальций и рибофлавин. Их функциональные свойства могут быть повышены добавлением витаминов А, В, Е, в-каротина и минеральных веществ (магния), а также пищевых волокон (пектина) и бифидобактерий. Функциональные молочные продукты могут быть эффективны при предупреждении сердечно-сосудистых, желудочно-кишечных заболеваний, остеопороза, рака и других заболеваний.

Растительные масла, масла на негидрированной растительной жировой основе, эмульсионные масложировые продукты различного типа - главные источники полиненасыщенных жирных кислот. Они способствуют предупреждению сердечно-сосудистых заболеваний. Для усиления функционального действия в их состав могут быть введены такие ингредиенты, как витамин D, некоторые триацилглицерины. Эти продукты, при снижении массовой доли жира в их составе, эффективны также для предупреждения ожирения.

Напитки являются самым технологичным продуктом для создания новых видов функционального питания, поскольку введение в них новых функциональных ингредиентов не представляет большой сложности. Обогащенные витаминами, микроэлементами, пищевыми волокнами напитки могут использоваться для предупреждения сердечно-сосудистых и желудочно-кишечных заболеваний, рака и других болезней, а также интоксикаций разного вида.

В 80-е гг. XX в. Была сформулирована новая теория питания, представляющая собой развитие теории сбалансированного питания с учетом новейших знаний о функциях балластных веществ и кишечной микрофлоры в физиологии питания. Эта теория, автором которой явился российский физиолог академик А.М. Уголев, была названа теорией адекватного питания.

В основе теории лежат четыре принципиальных положения:

- пища усваивается как поглощающим ее организмом, так и населяющими его бактериями;

- приток нутриентов в организме обеспечивается за счет извлечения их из пищи и в результате деятельности бактерий, синтезирующих дополнительные питательные вещества;

- нормальное питание обусловливается не одним, а несколькими потоками питательных и регуляторных веществ;

- физиологически важными компонентами пищи являются балластные вещества, получившие название "пищевые волокна".

Под термином "пищевые волокна" объединяют биополимерные компоненты растительной пищи, к которым относятся неперевариваемые полисахариды, включающие целлюлозу, гемицедлюлозы, пектины (в нативном виде протопектины) и соединения полифенольной природы - лигнины. Целлюлозы и гемицеллюлозы являются практически нерастворимыми компонентами, тогда как пектиновые вещества и лигнины относятся к растворимым полимерам. Эти компоненты, составляющие структурную основу клеточных стенок и оболочек плодов, при технологической переработке растительного сырья в пищевые продукты в основной массе удаляются. Примерами могут являться технология переработки зерна в муку, шлифование риса, отжим сока из плодов, различные процессы экстракции. В соответствии с теорией сбалансированного питания эти компоненты считались балластными веществами и их удаление из пищи в ходе технологических процессов признавалось необходимым, что привело в итоге к значительному сокращению их содержания в традиционном рационе питания и, как следствие, отрицательно сказалось на здоровье населения.

Специфические физиологические свойства пищевых волокон включают: стимуляцию кишечной перистальтики; адсорбцию различных токсичных продуктов, в т.ч. продуктов неполного переваривания, радионуклидов, некоторых канцерогенных веществ; интенсификацию обмена желчных кислот, регулирующего уровень холестерина в крови;

снижение доступности макронутриентов (жиров и углеводов) действию пищеварительных ферментов, предотвращающее резкое повышение их содержания в крови; доступность действию кишечной микрофлоры (в качестве постоянного питательного субстрата), деятельность которой обеспечивает поступление в организм ценных вторичных нутриентов (витаминов группы В и других) и проявляется в различных иных позитивных эффектах воздействия на обмен веществ. Функции растворимых и нерастворимых пищевых волокон имеют различия: целлюлозы и гемицеллюлозы оказывают, в основном, действие стимуляторов перистальтики, а пектины являются сорбентами и питательным субстратом для кишечной микрофлоры.

Теория адекватного питания формулирует основные принципы, обеспечивающие рациональное питание, в котором учитывается весь комплекс факторов питания, взаимосвязи этих факторов в обменных процессах и соответствие ферментных систем организма индивидуальным особенностям протекающих в нем химических превращений.

Основу рационального питания составляют три главных принципа.

1. Баланс энергии, который предполагает адекватность энергии, поступающей с пищей, и энергии, расходуемой в процессах жизнедеятельности.

2. Удовлетворение потребности организма в оптимальном количестве и соотношении пищевых веществ.

3. Режим питания, подразумевающий соблюдение определенного времени и числа приемов пищи, а также рационального распределения пищи при каждом ее приеме.

Контрольные вопросы к разделу 2

1. В чем заключаются основные положения теории сбалансированного питания?

2. Охарактеризуйте основные источников энергии. Как делятся пищевые продукты по энергетической ценности?

3. Что такое пищевая ценность продукта, чем она отличается от энергетической ценности?

4. Перечислите и охарактеризуйте главные функции, связанных с жизнедеятельностью организма, которые обеспечиваются энергией при потреблении и усвоении питательных веществ.

5. В чем суть второго принципа рационального питания?

6. Какие правила положены в основу третьего принципа рационального питания?:

7. Что такое теория адекватного питания, какие принципиальные положения лежат в ее основе?

8. Дайте определение "пищевые волокна", охарактеризуйте их физиологические свойства.

Раздел 3. Рекомендуемые нормы потребления пищевых веществ и энергии

3.1 Значение сбалансированного рациона питания для здоровья

Разнообразный и сбалансированный рацион не создает проблем в отношении безопасности питания, связанных, главным образом, с определенным дефицитом или избытком отдельных питательных веществ или их комбинаций. Дисбаланс питательных веществ занимает второе по значимости место (после микробного заражения) среди наиболее важных потенциальных источников вреда в пищевых продуктах. Сегодня продолжительное неправильное питание рассматривается как фактор повышения риска наиболее типичных для нашей цивилизации заболеваний взрослого населения. К этим болезням, возникновение и развитие которых связывают с неправильным питанием, относятся;

- раковые заболевания (рак желудочно-кишечного тракта и молочной железы), алиментарными факторами риска которых являются повышенное потребление жиров и соли, а также присутствие в продуктах канцерогенных добавок (нитратов, нитрозаминов, бензопиренов идр.);

-сердечно-сосудистые заболевания, которые связывают с повышенным содержанием холестерина в крови;

-нарушение функций желудочно-кишечного тракта, обусловленное отклонениями в функциях кишечной микрофлоры, низким содержанием в продуктах пищевых волокон;

- остеопорозы - изменение состава костей в преклонном возрасте, связанное с потерей кальция;

- ожирение, обусловленное повышенным потреблением жиров, алкоголя на фоне низкой физической активности.

Главной стратегией здравоохранения, которая рекомендуется для решения этой проблемы, является разработка национальных норм потребления пищевых веществ и энергии с учетом пищевого статуса, уровня жизни и других национальных и государственных особенностей конкретной страны. В России такие нормы были разработаны Институтом питания РАМН и утверждены Главным государственным санитарным врачом. Нормы физиологических потребностей для взрослого населения дифференцированы в зависимости от пола, возраста и коэффициента физической активности.

Наряду с болезнями, обусловленными дисбалансом основных питательных веществ, даже в развитых странах Европы пока сохраняются болезни недостаточности, обусловленные дефицитом в продуктах питания некоторых микронутриентов. К их числу относятся иод, железо, фолат, витамины. Одной из основных причин повышения риска возникновения дефицита микронутриентов является тенденция к снижению потребностей в энергии в связи со снижением уровней физической активности. Как следствие, для поддержания массы тела и предотвращения ожирения человек стремится есть меньше, изменяет сложившийся рацион питания, что влечет за собой возникновение недостатка микронутриентов. Для обеспечения здоровья содержание в рационе минеральных веществ и витаминов должно поддерживаться на уровне, соответствующем физиологическим потребностям человека. К числу приемов поддержания необходимого уровня потребления микронутриентов относятся:

- обогащение нутриентами традиционных продуктов питания (например, витаминизация);

- потребление с пищей мультивитаминных и витаминно-минеральных комплексов.

По последним рекомендациям ВОЗ в обычных условиях наиболее эффективна стратегия первичной профилактики, связанной с увеличением потребления пищевых источников микронутриентов - овощей и фруктов - на фоне повышения физической активности.

3.2 Пищеварение и транспорт питательных веществ

Пищеварение представляет собой сложный процесс, при котором пища в пищеварительном тракте подвергается физическим и химическим изменениям, способствующим всасыванию питательных веществ в кровь.

Физические изменения пищи заключаются в ее измельчении, перемешивании, набухании, частичном растворении, образовании суспензий и эмульсий.

Химические изменения связаны с рядом последовательных стадий расщепления основных нутриентов (белков, жиров, углеводов).

3.2.1 Пищеварительные ферменты человека

Процесс разрушения природных полимеров осуществляется в организме путем ферментативного гидролиза с помощью пищеварительных ферментов - гидролаз. Деполимеризуются только макронутриенты. В этом процессе участвует три группы гидролаз: протеазы - участвуют в гидролизе белка, липазы - в гидролизе жира, амилазы - расщепляют углеводы. Ферменты образуются в специальных секреторных клетках пищеварительных желез и поступают внутрь пищеварительного тракта вместе со слюной, желудочным, поджелудочным и кишечным соком.

Пищеварительный тракт человека включает: ротовую полость, глотку, пищевод, желудок, двенадцатиперстную кишку (верхняя часть тонкого кишечника), тонкий и толстый кишечник. Перемещаясь по пищеварительному тракту, пищевые вещества последовательно подвергаются действию различных ферментов и в конечном итоге, в основном, расщепляются до минимальных размеров. Процесс пищеварения может осуществляется тремя способами: основным является внеклеточное (полостное) переваривание, происходящее главным образом в пищеварительном тракте. Вместе с ним в организме осуществляется внутриклеточное и пристеночное (мембранное) пищеварение, которое происходит на внутренней поверхности тонкой кишки.

3.2.2 Основные этапы переваривания и всасывания

1. В ротовой полости основным процессом переработки пищи являются механические (измельчение) и коллоидные (смачивание слюной и набухание) процессы. В результате этих процессов из пищи формируется пищевой комок. Помимо этих процессов здесь начинаются и химические процессы. В слюне человека (рН слюны близка к нейтральной) содержатся ферменты, расщепляющие углеводы. Но в ротовой полости крахмал не расщепляется до глюкозы, т.к. пища находится здесь короткое время, поэтому образуется слизь, состоящая из мальтозы, глюкозы, олигосахаридов. Продолжительность переработки пищи в ротовой полости составляет 15 - 18 секунд. Пищевой комок с корня языка через глотку и пищевод попадает в желудок.

2. В желудке пищеварение продолжается в течение 6 - 12 часов.

Здесь происходят коллоидные (смачивание, набухание), физико-химические (проникновение желудочного сока в пищевой комок, свертывание белков, створаживания молока и др.) и химические процессы, в которых участвуют ферменты желудочного сока.

Чистый желудочный сок представляет собой бесцветную прозрачную жидкость, содержащую соляную кислоту в концентрации 0,4 - 0,5% (рН 1,5 - 2,5). Соляная кислота создает среду, которая активирует кислые протеазы (пепсин и гастриксин) и способствует денатурации и набуханию белков, что облегчает их гидролиз.

В желудке работает три группы ферментов:

- ферменты слюны - амилазы, которые действуют первые 30 - 40 секунд до появления кислой среды;

- ферменты желудочного сока - протеазы (пепсин, гастриксин, желатиназа).

Они расщепляют белки до полипептидов и желатина и липазы, расщепляют жиры. Так как липазы обычно действуют только на эмульгированные жиры в слабощелочной среде, продолжительность и активность их действия невелика. Продуктами деполимеризации жиров являются ацилглицерины.

3. В кишечнике содержимое желудка переходит после того, как консистенция пищи становится жидкой или полужидкой. Верхняя часть тонкого кишечника называется двенадцатиперстной кишкой. В ней пища подвергается действию поджелудочного сока, который содержит комплекс ферментов и бикарбонаты, создающие слабощелочную среду (рН 7,8 - 8,2). Кроме того, на пищу действует желчь и кишечный сок, находящийся в слизистой оболочке кишки.

а) По мере поступления поджелудочного сока в двенадцатиперстную кишку идет нейтрализация соляной кислоты и повышение значения рН. У человека рН среды в двенадцатиперстной кишке колеблется от 4,0 до 8,5. Здесь работают ферменты поджелудочного сока: протеазы (трипсин, химотрипсин, аминопептидазы, карбоксипептидазы), липазы, эмульгированные желчными кислотами, амилазы, а также рибонуклеаза и дезоксирибонуклеаза, расщепляющие РНК и ДНК.

...