Підручник - БІОЛОГІЧНА ХІМІЯ - Губський Ю.І. - 2000

Розділ VI. БІОХІМІЯ ФІЗІОЛОГІЧНИХ ФУНКЦІЙ ТА СПЕЦІАЛІЗОВАНИХ ТКАНИН

ГЛАВА 26. БІОХІМІЯ ХАРЧУВАННЯ ЛЮДИНИ. І. КОМПОНЕНТИ ХАРЧУВАННЯ. ТРАВЛЕННЯ ПОЖИВНИХ РЕЧОВИН

26.2. ПОТРЕБИ ОРГАНІЗМУ ЛЮДИНИ В ПОЖИВНИХ СПОЛУКАХ

Поживні сполуки, що надходять в організм людини з їжею, повинні відповідати зазначеним вище енергетичним потребам та (в разі білків) покривати добові витрати в структурних і каталітичних елементах організму.

Вуглеводи

Вуглеводи є головним джерелом енергії в харчуванні людини. Добова потреба організму здорової людини у вуглеводах дорівнює в середньому 450-500 г. Враховуючи енергетичну цінність вуглеводів (табл. 26.1), така кількість вуглеводів відповідає приблизно 70 (65-75) % потреб у добовій калорійності продуктів харчування.

Оскільки вуглеводи є основним енергетичним джерелом у харчуванні, добова потреба в них прямо пропорційна фізичній активності людини, складаючи для дорослих людей (за Ф.Ф. Боєчко, Л.О. Боєчко, 1993):

- при розумовій праці — 430 г;

- при фізичній праці:

  • легкій — 490 г,
  • середній — 560 г,
  • важкій — 630 г.

Головним джерелом вуглеводів для організму людини є крохмаль рослинних продуктів (400-450 г/добу). Зерна пшениці, жита, рису, кукурудзи містять 60-80 % крохмалю, бульба картоплі — 15-20 %. Джерелами харчового цукру, який складається переважно із сахарози, є цукровий буряк та цукрова тростина. Рекомендована добова норма харчового цукру для дорослої людини складає близько 50 г, хоча реальні величини його споживання коливаються від 20 до 100 і більше г/добу, залежно від харчових звичок та соціально-економічного стану населення.

Харчові волокна — складаються з полісахаридів — компонентів стінок та екстрацелюлярного матриксу рослинних клітин, що потрапляють до організму людини з фруктами і овочами і не розщеплюються ферментами шлунково-кишкового каналу. До складу харчових волокон входять целюлоза, геміцелюлоза, лігніни, смоли, пектини, пентозани.

У жуйних тварин целюлоза харчових волокон розщеплюється ферментами мікроорганізмів і складає головне джерело метаболічної енергії. Організм людини не містить ферментів, необхідних для перетравлювання зазначених речовин; проте, харчові волокна відіграють значну позитивну роль у фізіології травлення. Вони стимулюють моторну функцію кишечника, сприяють затримці води в товстій кишці і формуванню фекальних мас, адсорбують надлишок холестерину і жовчних кислот, ендогенні та екзогенні токсичні речовини, обмежують приріст аліментарної глюкози в крові після їжі, що має терапевтичне значення в харчуванні хворих на атеросклероз і цукровий діабет.

Важливим фактором раціонального харчування є збалансованість окремих видів вуглеводів у добовому раціоні, які повинні складати (в середньому, відносно загальної маси харчових вуглеводів): полісахариди (крохмаль) — 75 %, цукор (буряковий, тростинний) — 20 %, пектинові речовини — 3 %, клітковина — 2 %.

В умовах нормального раціону харчування близько 75 % вуглеводів, які надходять в організм, окислюються до кінцевих продуктів — діоксиду вуглецю та води, що становить головне джерело утворення АТФ, 20-25 % перетворюються в жири і 2-5 % депонуються у вигляді глікогену. Надмірне споживання вуглеводів, що перевищує безпосередні енергетичні потреби організму, супроводжується активацією ліпогенезу, тобто перетворенням надлишку глюкози та фруктози через ацетил-КоА в жирні кислоти і тригліцериди та холестерин. Із кожних 100 г надлишкових вуглеводів, особливо тих, що надходять в організм у вигляді сахарози — головного компонента харчового цукру синтезується близько 30 г жирів.

Перевищення фізіологічних потреб у простих вуглеводах, зокрема харчовому цукрі, є одним із факторів ризику розвитку таких хвороб, як атеросклероз, гіпертонічна хвороба, цукровий діабет, ожиріння. Разом з тим, споживання цукру (здебільшого у вигляді бурякового та тростинного цукрів, що складаються переважно з сахарози) в економічно розвинених країнах постійно збільшується. У зв’язку з цим, все більшого значення набуває використання харчових замінників цукру, що мають високу солодкість: сахарину, аспартаму (метилату L-аспартил- L-фенілаланіну) та рослинного білка монеліну. Солодкості (в умовних одиницях) природних цукрів та цукрозамінників відносяться як: сахароза : глюкоза : фруктоза : лактоза : сахарин: аспартам : монелін = 1,0 : 0,5 : 1,7 : 0,2 : 400 : 180 : 2 000.

Ліпіди (жири)

Нейтральні жири (жири) — друге за вуглеводами джерело енергії в харчовому раціоні людини, яке отримують, в основному, з тваринними продуктами харчування. Потреба в харчових жирах складає в середньому 60-90 г/добу, що забезпечує близько 30 (від 25 до 35) % потреб у добовій калорійності для дорослої людини.

В умовах звичайного харчування змішаною (тваринною та рослинною) їжею нейтральні жири (триацилгліцероли) складають найбільшу частину (більше 90 %) із сумарної кількості ліпідів, що містяться в продуктах харчування. З їжею людина отримує також декілька грамів складних ліпідів і близько 0,5 г холестерину (в складі тваринних ліпідів).

Крім тваринних жирів, які мають, переважно, енергетичну цінність, людина повинна одержувати 20-25 г рослинних жирів, в тому числі 2-6 г незамінних поліненасичених жирних кислот — лінолевої та ліноленової (А.А. Покровский, 1974), що служать попередниками у синтезі біологічно активних ейкозаноїдів. Незамінні жирні кислоти в значній кількості містяться у жирах рослинного походження, а також у рибі та птиці; вміст цих сполук в інших м’ясних та молочних продуктах значно нижчий. Достатнє споживання жирів із високим вмістом поліненасичених жирних кислот розглядається в наш час як важлива передумова профілактики атеросклерозу, ішемічної хвороби серця та порушень мозкового кровообігу у населення промислово розвинених країн. Середній жирнокислотний склад найбільш поширених харчових жирів подано в табл. 26.3:

Таблиця 26.3. Вміст насичених та ненасичених жирних кислот (% від загального вмісту) у поширених тваринних і рослинних жирах

Харчовий жир

Насичені жирні кислоти

Ненасичені жирні кислоти:

мононенасичені

поліненасичені

сума

Вершкове масло

60

36

4

40

Свиний жир

59

39

2

41

Яловичий жир

52

45

3

48

Курячий жир

38

44

18

62

Кукурудзяна олія

15

31

54

85

Соєва олія

14

34

52

86

Білки

Білки — поживні речовини, які мають насамперед пластичну цінність для організму людини; амінокислоти, що входять до їх складу, є джерелом для побудови клітинних та тканинних білків власних біоструктур — рис. 26.1. Енергетичне значення білків в умовах нормального харчування невелике; при достатній забезпеченості вуглеводами та жирами безазотисті залишки амінокислот використовуються в загальному пулі метаболічного палива незначною мірою.

Рис. 26.1. Схема використання білків продуктів харчування в організмі людини.

Для визначення потреби організму людини в білках користуються поняттям азотистої рівноваги, яка визначається як стан, при якому кількість азоту, що надходить в організм (в основному, у складі білкових компонентів продуктів харчування) дорівнює кількості азоту, що виділяється з організму (головним чином, у вигляді сечовини та солей амонію). В умовах фізіологічного спокою та відсутності фізичного навантаження азотиста рівновага встановлюється за умов надходження до організму близько 23 г білків. Але враховуючи різну біологічну цінність білків змішаного раціону харчування в реальних умовах існування, істинні потреби людини в білках значно вищі.

Реальна добова потреба в білках залежить від віку, статі людини та біологічної цінності білків, становлячи в середньому (за R. Berkow (Ed.): The Merck Manual of Diagnosis and Therapy, 1992):

- для чоловіків:

віком 19-24 роки — 58 г;

віком 25-50 років — 63 г;

- для жінок:

віком 19-24 роки — 46 г;

віком 25-50 років — 50 г.

Біологічна цінність білків залежить від таких факторів:

а) амінокислотного складу білків, що входять до складу продуктів харчування;

б) здатності організму людини, зокрема ферментних систем травного каналу, засвоювати певні білки.

Амінокислотний склад харчового білка є визначальним фактором у спроможності організму людини до його засвоєння. Серед двадцяти L-амінокислот, що входять до складу природних білків, ферментні системи людського організму здатні синтезувати de novo з інших інтермедіатів у достатній кількості лише вісім амінокислот, а саме: аланін, аспарагінову кислоту, аспарагін, глутамінову кислоту, глутамін, пролін, гліцин, серин.

Решта амінокислот ферментними системами організму людини не синтезуються — так звані незамінні амінокислоти, до яких належать: валін, лейцин, ізолейцин, треонін, метіонін, фенілаланін, триптофан, лізин. Дві амінокислоти (аргінін, гістидин) синтезуються в організмі у недостатній кількості — частково замінні амінокислоти. Організм людини залежить від постійного надходження цих десяти амінокислот у складі харчових білків — при відсутності хоча б однієї з незамінних амінокислот синтез білка припиняється. Рекомендовані такі добові потреби в незамінних амінокислотах для молодих дорослих людей — чоловіків (А. Ленінджер, 1985):

Валін — 1,50 г

Лейцин — 2,02 г

Ізолейцин — 1,30 г

Треонін — 0,91 г

Метіонін — 2,02 г

Фенілаланін — 2,02 г

Триптофан — 0,46 г

Лізин — 1,50 г.

Крім амінокислотного складу, біологічна цінність білків залежить також від здатності до їх перетравлення ферментами шлунково-кишкового тракту з утворенням вільних амінокислот, що утилізуються клітинами. Білки тваринного походження, порівняно з рослинними, містять більше незамінних амінокислот та легше (за винятком деяких структурних білків) гідролізуються протеазами шлунка й кишечника.

Якщо прийняти біологічну цінність умовного білка, що повністю засвоюється в організмі людини, за 100, то біологічну цінність сумарних білків деяких найпоширеніших продуктів харчування можна розмістити в такий ряд:

умовний білок (100) > білки жіночого молока (95) > білки яловичини (93) > білки курячих яєць (87) > білки коров’ячого молока (81) > білки очищеного рису (63) > білки кукурудзи (36) > білки білого хлібу (30).

Раціональне харчування

Розглянуті норми потреби організму здорової людини в поживних речовинах є передумовою раціонального харчування. Проте, реальна структура харчування людей значною мірою залежить від соціальних умов, зокрема економічного стану населення, та етнонаціональних і релігійних факторів. Зазначений вище високий відсоток вуглеводів у добовому раціоні (близько 70 %, а в деяких країнах — до 90 % калорійності) відповідає умовам харчування приблизно 80 % населення земної кулі, яке споживає переважно рослинну їжу. В харчуванні населення економічно високорозвинених країн частка вуглеводів значно менша (близько 45 % добової калорійності), і більшу частину раціону займають високопоживні білки м’яса та молока.

Згідно з рекомендаціями Національної академії наук США, оптимальне співвідношення внесків окремих поживних речовин у добову калорійність харчового раціону повинно складати: вуглеводів — 58 % (крохмаль — 48 %, цукор — 10 %), жирів — 30 % (в тому числі по 10 % — насичених, мононенасичених та поліненасичених), білків — 12 %. Біохімічний склад найбільш поширених продуктів харчування подано в табл. 25.4.

Таблиця 26.4. Середній вміст поживних речовин у поширених продуктах харчування (% маси продукту)

Продукти харчування

Білки

Вуглеводи

Ліпіди (жири тощо)

М'ясо (яловичина)

16-25

1-2

10-20

Риба

15-25

до 1

1-5

Яйця курячі

11-14

1

12

Печінка

20

4-5

3-5

Хліб

6-8

50

1-3

Картопля

2

20

до 1

Необхідною умовою раціонального харчування є також збалансованість у надходженні в складі їжі вітамінів та життєво необхідних мінеральних елементів, що буде розглянуто в главі 27. З цієї точки зору надзвичайно важливим продуктом харчування, особливо для дитячого організму, є молоко, яке містить значну кількість поживних речовин, необхідних для перебігу метаболізму вітамінів та мікроелементів.