Питание — древнейшая связь организма с окружающей средой, за счет которой организм обеспечивается необходимыми питательными веществами. Эти вещества могут быть либо животного, либо растительного происхождения.
Продукты растительного происхождения занимают основное место в нашем питании. Среди них в первую очередь необходимо выделить те, которые получаются путем переработки культурных сельскохозяйственных растений, специально выращиваемых для удовлетворения потребности в пище.
Все многообразие используемых в питании продуктов состоит из относительно небольшого количества основных питательных веществ — нутриентов (от «Nutrition» — питание), среди которых различают макронутриенты и микронутриенты. Первые являются главными питательными веществами, основными источниками пластического материала и энергии для организма. К ним относятся белки, жиры, углеводы, макроэлементы. Вторые — дополнительные, но не менее важные факторы питания, содержащиеся в продуктах в очень малых количествах и представленные витаминами, микроэлементами и некоторыми другими биологически активными веществами.
Значение белков в питании человека. Основная функция белка в ор- низме — пластическая. Белок входит в состав всех клеток и тканей.
Недостаток его в питании, особенно в детском и юношеском возрасте, приводит к выраженной задержке не только в физическом, но и психическом развитии. Широко распространенное у детей в развивающихся странах заболевание «квашиоркор», при котором больной ребенок может достичь крайней степени истощения, вызвано именно хронической недостаточностью белка в питании. К белковому дефициту также очень чувствительны беременные женщины и кормящие матери, в рационе которых белок обязательно должен быть сбалансирован не только по количеству, но и по качеству.
Помимо пластической функции белок принимает активное участие во. многих других биологических процессах, обеспечивающих жизнедеятельность организма. Для нормального протекания обменных процессов в организме имеется большое количество ферментов — катализаторов биохимических реакций. Непременной составной частью всех ферментов является белок, недостаток которого ведет к снижению активности ферментов, участвующих в обмене не только самого белка, но и в других обменных процессах, в том числе и тех, при которых организм обеспечивается энергией. Сам по себе белок также в определенной степени является источником энергии, однако в этой роли он значительно уступает жирам и углеводам.
При недостатке белка нарушается синтез многих гормонов — важнейших регуляторов метаболизма. Велика роль белка и в осуществлении защитной функции: в ответ на внедрение инфекционных агентов в организме вырабатываются специфические антитела белковой природы, вступающие в реакцию с этими агентами и обезвреживающие их. Помимо этого, некоторые белки участвуют в неспецифических защитных реакциях организма, в процессах обезвреживания микробных токсинов и ксенобиотиков, попадающих в организм.
Специальные белки участвуют в процессах свертывания крови (фибриноген, фибрин), осуществляют мышечное сокращение (миозин, актин), являются переносчиками кислорода в крови (гемоглобин), выполняют транспортную функцию по отношению ко многим веществам (альбумин), определяют процессы роста и размножения, обеспечивают протекание биоэнергетических процессов и т. д.
Многообразная функция белка в организме требует его постоянного поступления в достаточном количестве с пищей. Это обусловлено тем, что белок невозможно заменить, например, жирами и углеводами, хотя он сам участвует в образовании в организме этих нутриентов и в определенной степени может возместить их дефицит. Кроме того, в отличие от жиров и углеводов в организме человека нет резервных белковых запасов и при недостатке белка в рационе начинают использоваться белки составных частей организма, сначала менее ценные лабильные белки, а затем структурные белки жизненно важных органов. Последнее ведет к неминуемой гибели организма.
По химическому строению белки являются сложными высокомолекулярными органическими соединениями, образованными из более простых веществ — аминокислот. В состав используемых человеком пищевых продуктов входят 20 аминокислот, из разнообразных сочетаний которых складывается огромное количество пищевых белков, в процессе пищеварения преобразующихся в многочисленные белковые структуры органов и тканей человеческого организма. Восемь из этих двадцати аминокислот в организме человека синтезироваться не могут и должны обязательно поступать с пищей. К этим аминокислотам, называемым незаменимыми, относятся: лейцин, изолейцин, валин, лизин, фенилаланин, триптофан, метионин, треонин. Для детей раннего возраста незаменимыми являются также аргинин и гистидин. Все остальные аминокислоты, так называемые заменимые, при отсутствии их в пище могут синтезироваться в организме, однако для этого используется азот незаменимых аминокислот, поступающих с пищей. Поэтому при анализе пищевой ценности белков различных продуктов питания в первую очередь обращается внимание на сбалансированность их аминокислотного состава и особенно незаменимых аминокислот. В то же время питание одними незаменимыми аминокислотами, как показано экспериментальными исследованиями, отрицательно сказывается на росте и развитии организма человека.
Свыше 2/3 всего количества пищевого белка, потребляемого населением земного шара,— это растительный белок зерновых (в первую очередь пшеницы, риса и кукурузы) и бобовых культур. На долю животного белка остается вдвое меньшее количество. Однако по пищевой ценности многие растительные белки значительно уступают животным и прежде всего по составу незаменимых аминокислот. Это заставляет обратить особое внимание на те сельскохозяйственные культуры, белки которых обладают хорошей усвояемостью и по своему химическому составу наиболее полноценны. К ним относятся рожь, рис, овес, гречиха, картофель. Удовлетворяют этим требованиям и белки семян некоторых масличных и бобовых растений (подсолнечника, хлопка, сои), которые еще в недостаточной степени используются в целях питания. Путем тщательной селекции этих сельскохозяйственных культур, выведения сортов с наилучшим аминокислотным составом, усовершенствования технологии их промышленной переработки можно значительно повысить биологическую ценность растительного белка.
Значение жиров в питании человека. В отличие от белка, главная роль жира в организме человека — энергообеспечение разнообразных биологических процессов. Это обусловлено тем, что среди основных нутриентов жиры обладают максимальной калорийностью, более чем в 2 раза превышающей калорийность белков и углеводов. В то же время жиры выполняют и пластическую функцию, включаясь в структурные компоненты различных органов и тканей. Особенно велико значение жиров и липоидов (жироподобных веществ), входящих в состав клеточных мембран и в значительной степени определяющих их проницаемость.
Жиры, поступающие с пищей, имеют либо животное, либо растительное происхождение. Последние по своей консистенции жидкие и называются маслами.
По химическому составу пищевые жиры на 98— 99 % состоят из триацилглицеринов — соединений, в которых три молекулы жирных кислот связаны с одной молекулой трехатомного спирта глицерина. Существует большое количество жирных кислот, однако в пищевых продуктах растительного происхождения в основном встречаются пальмитиновая, олеиновая, линолевая и линоленовая кислоты. Первая из них входит в состав животных жиров и относится к так называемым насыщенным жирным кислотам, которые не только поступают с пищей, но и синтезируются в организме человека из углеводов и белков. Три остальные жирные кислоты являются ненасыщенными. В их молекулах имеются одна или более двойные связи, по количеству которых эти жирные кислоты делят на мононенасыщенные (одна двойная связь) и полиненасыщенные (две и более
двойные связи). Представитель мононенасыщенных жирных кислот — олеиновая кислота, входящая в состав как растительных, так и животных жиров. Линоле- вая и линоленовая жирные кислоты относятся к полиненасыщенным жирным кислотам, обладающим высокой биологической активностью. Поскольку эти жирные кислоты в организме человека не образуются и должны обязательно поступать с пищей, их называют также эссенциальными, или незаменимыми, и условно объединяют в группу под названием «витамин F» (от английского «Fat» — жир). Отсутствие или недостаток в рационе полиненасыщенных жирных кислот ведет к морфологическим и функциональным изменениям во многих органах и тканях организма, понижает его устойчивость к неблагоприятным воздействиям. Эссенциальные жирные кислоты способствуют усвоению насыщенных жиров. Они необходимы для синтеза простагландинов — биологически активных веществ, обладающих многогранным регуляторным влиянием на метаболические процессы в организме. Полиненасыщенные жирные кислоты играют важную роль в обмене холестерина. Они имеют и пластическое значение, участвуя в составе липидов в построении биологических мембран, составляющих скелет клетки.
Из указанных выше двух полиненасыщенных жирных кислот главную роль в питании человека играет линоле- вая кислота, в наибольшем количестве содержащаяся в растительных жирах — подсолнечном, кукурузном, соевом, хлопковом маслах.
Одновременно с важными положительными качествами полиненасыщенные жирные кислоты имеют и недостатки, передающиеся растительным маслам, в состав которых они входят. Главный недостаток — легкое окисление их двойных связей, ускоряющееся при повышении температуры. Именно поэтому многие растительные жиры с высоким содержанием полиненасыщенных жирных кислот легко прогоркают при длительном хранении, а также в результате кулинарной обработки с нагреванием (варки и жарения). Кроме того, при нагревании значительно уменьшается и общее количество полиненасыщенных жирных кислот в масле.
Жирные кислоты присутствуют и в структуре фосфатидов — веществ липоидной природы, играющих самостоятельную важную роль в биологических процессах. Основная их функция — пластическая. Особенно велико значение фосфатидов в обменных процессах в нервной ткани, а также в метаболизме холестерина. Несмотря на то, что фосфатиды могут синтезироваться в организме человека, длительное отсутствие или недостаток их в пище приводят к выраженным нарушениям в работе многих органов и систем.
Из растительных масел наиболее богато фосфатидами соевое масло, затем хлопковое, кукурузное и подсолнечное. Однако высокое содержание фосфатидов отмечается только в сыром, необработанном продукте. После рафинирования масла количество фосфатидов в нем уменьшается в 10 и более раз, что значительно снижает его пищевую ценность.
В растительных маслах содержатся фитостерины — вещества той же группы, что и холестерин. Взаимодействуя с последним, они препятствуют всасыванию холестерина в желудочно-кишечном тракте и его избыточному отложению в тканях.
Несомненным достоинством растительных жиров является то, что они служат поставщиками жирорастворимых витаминов A, D, Е, К, играющих важную роль в жизнедеятельности организма. Подобно фосфатидам, в процессе рафинирования масла содержание в нем как фитостеринов, так и жирорастворимых витаминов значительно уменьшается, что является отрицательным последствием рафинирования.
В отличие от белков, жиры не только активно участвуют в метаболизме, но и в большей или меньшей степени откладываются в различных депо, играющих резервную роль дополнительных источников энергии. Поскольку калорийная ценность жира велика, энергоемкость жировых депо значительна. При недостаточной калорийности пищи мобилизованный из депо жир может обеспечивать энергетические потребности организма в течение довольно длительного времени.