Тема 2. Значення основних харчових речовин у життєдіяльності людини. Розрахунок добових енерговитрат організму людини.

Їжа є джерелом пластичних, енергетичних і захисних речовин для організму. Потреба в них залежить від стану здоров’я, віку, статі, характеру трудової діяльності, умов побуту, клімату, сезону року.

Харчування забезпечує найважливішу функцію організму, поставляючи йому енергію для покриття енерговитрат на процеси життєдіяльності. Оновлення клітин і тканин також відбувається завдяки надходженню в організм з їжею пластичних речовин – білків, жирів, вуглеводів, вітамінів, мінеральних речовин. Крім того, їжа є джерелом для утворення ферментів, гормонів та інших біологічно активних речовин, що забезпечують регуляцію обміну речовин в організмі.

Тобто від характеру харчування залежить обмін речовин в організмі, структура і функції клітин, тканин і органів.

Правильне складання раціонів харчування з урахуванням умов життя, праці і побуту забезпечує стабільність внутрішнього середовища організму людини, діяльність різних органів і систем, що є обов'язковою умовою міцного здоров'я, гармонійного розвитку, високої працездатності.

Неправильне харчування значно знижує захисні сили організму і працездатність, порушує обмін речовин, призводить до передчасного старіння, може сприяти виникненню захворювань. Наприклад, надмірне харчування, особливо в поєднанні з нервовими перевантаженнями, малорухливим способом життя, вживанням алкогольних напоїв та курінням може привести до виникнення багатьох порушень у стані здоров’я.

За даними Всесвітньої організації охорони здоров'я (ВООЗ) до захворювань, що пов'язані з неправильним харчуванням, віднесено ожиріння, жовчокам’яна хвороба, атеросклероз, подагра, цукровий діабет, захворювання органів кровообігу та інші.

Недоїдання знижує імунітет та працездатність, породжує розвиток низки захворювань. При цьому у дітей сповільнюється зростання і розумовий розвиток, порушується процес утворення кісток, виникають зміни в печінці і підшлунковій залозі.

Раціональне харчування, яке побудоване з урахуванням основних принципів збалансованого харчування, є найбільш досконалим.

Основні харчові речовини поступають в організм з їжею. Біологічна цінність їжі визначається наявністю в ній необхідних організму незамінних харчових речовин – білків, жирів, вуглеводів, вітамінів та мінеральних речовин.

Джерелами харчових речовин є продукти харчування тваринного і рослинного походження, які умовно розділяють на декілька груп. До першої групи віднесені молоко і молочні продукти (сир, тверді сири, кефір, кисле молоко, ацидофілін, вершки і ін.), до другої – м’ясо, птахи, риба, яйця і виготовлені з них продукти; до третьої – хлібобулочні, макаронні, кондитерські вироби, крупи, цукор, картопля; до четвертої – жири; до п'ятої – овочі, фрукти, ягоди, зелень; до шостої – прянощі, чай, кава і какао.

У природі не існує ідеальних продуктів харчування, які містили б всі харчових речовин, необхідних людині (виключення складає материнське молоко для немовлят). При різноманітному харчуванні (змішана їжа), що складається з продуктів тваринного і рослинного походження, в організм людини, як правило, поступає достатня кількість поживних речовин. Різноманітність продуктів харчування в раціоні позитивно впливає на його харчову цінність, оскільки різні продукти доповнюють один одного недостатніми компонентами. Крім того, різноманітне харчування сприяє кращому засвоєнню їжі.

Основними принципами раціонального та збалансованого харчування є:

– відповідність енергетичної цінності їжі, що поступає в організм людини, його енерговитратам;

– надходження в організм певної кількості харчових речовин в оптимальних співвідношеннях;

– наявність в їжі незамінних харчових речовин (незамінних амінокислот, поліненасичених жирних кислот, вітамінів, мінеральних речовин);

– наявність в їжі захисних компонентів;

– забезпечення смакових достоїнств їжі, що сприяють кращому її травленню;

– застосування методів технологічної обробки, що забезпечують видалення шкідливих речовин та не зменшують біологічну цінність їжі;

– дотримання режиму харчування.

Пластична функція харчових речовинХарчові речовини (білки, жири, вуглеводи, мінеральні речовини, вітаміни), що поступають в організм, є важливими джерелами пластичного матеріалу, з якого будуються клітини і тканини, гормони, ферменти і інші життєво важливі речовини. У організмі людини постійно відбуваються процеси оновлення різних елементів клітин і тканин. Одні клітки гинуть, а замість них утворюються інші. Все це вимагає постійного надходження в організм харчових речовин.

Основним будівельним матеріалом для живих організмів є білки. Обмін білків є центральною ланкою біохімічних процесів, що лежать в основі життя. На частку білків доводиться 15-20 % маси різних тканин організму людини, тоді як на жири і вуглеводи – всього 1-5 %. З білків і ліпідів побудовано біологічні мембрани, що виконують найважливішу роль у функціях клітин. У значній кількості входить білок в м'язову тканину, серце, печінку, мозок, кістки. Єдиним джерелом білків і незамінних амінокислот для людини є їжа. Майже у всіх продуктах, за винятком цукру і олії, містяться різні білки. Внаслідок помірного нагрівання і відварювання, поживна цінність білкових продуктів збільшується, оскільки вони краще засвоюються.

Білки складають основу ферментів, які виконують функції каталізаторів у обміні речовин, побудові специфічних для людини клітинних структур. За допомогою ферментів в організмі синтезуються енергетичні речовини, які руйнуються з виділенням енергії.

Важлива функція білків полягає в забезпеченні захисних сил організму, тобто його імунітету.

У складних сполуках з ліпідами, вуглеводами, вітамінами, мінеральними солями, металами, пігментами, киснем, вуглекислим газом білки виконують транспортну функцію, переносячи ці речовини до різних органів і тканин. Крім того, білки сприяють підтримці певної кількості води в клітинах і міжклітинному просторі.

Жири і жироподібні речовини (ліпоїди) є структурними елементами живих клітин і забезпечують фізіологічні функції організму. Жировий шар навколо внутрішніх органів черевної порожнини захищає їх від механічних пошкоджень. А підшкірний клітковинний жир, як поганий провідник тепла, обмежує тепловіддачу і захищає організм від переохолодження.

Вуглеводи виконують в організмі важливі функції. Так, гетеро- полісахариди є структурними компонентами сполучної тканини, хрящів, рідин. Глікоген є запасним вуглеводом. Глюкоза і крахмал є основними джерелами енергії, особливо для роботи головного мозку та м’язів.

Мінеральні речовини беруть участь в обмінних процесах клітин різних тканин. Особливе значення вони мають в побудові кісткової і зубної тканин, стійкість яких до фізичних навантажень залежить від вмісту сполук кальцію і фосфору. Мінеральні речовини беруть участь в забезпеченні багатьох ферментативних процесів, впливають на кровоутворення, осмотичний тиск в клітинах і позаклітинній рідині, беруть участь в перенесенні кисню до тканин, входять до складу багатьох гормонів і інших біологічно активних сполук.

Вода і її складові є основою живої клітини. Всі біохімічні процеси, що протікають в організмі, можуть здійснюватися тільки у присутності води. У організмі людини вагою 60 кг міститься близько 40 л води, з яких 25 л знаходиться у середині клітин, 15 л – в позаклітинній рідині. Обмін води в організмі відбувається дуже інтенсивно. Від 1,5 до 2,5 л води щодня виділяється з сечею, калом і повітрям, що видихується. Потовиділення регулює температуру тіла. При інтенсивному фізичному навантаженні та підвищенні температури навколишнього середовища потовиділення різко посилюється. Ось чому регулярне споживання рідини є важливим чинником підтримки постійності внутрішнього середовища організму, а також структури і функцій всіх клітин і тканин.

Таким чином, всі харчові речовини, які надходять до організму, виконують певну роль в структурі клітин, внутріклітинних утворень і біологічно активних речовин, що виконують різні біологічні функції.

Їжа як джерело енергії.Обмін речовин та енергії – це сукупність хімічних перетворень речовин, що поступають в організм з їжею. Перетворення речовин в клітинах призводять до утворенні енергії, необхідної для здійснення багатьох функцій організму.

Обмін речовин та енергії є основою життєдіяльності всіх живих організмів. У основі обміну лежать ферментативні процеси двох типів, тісно пов’язаних один з одним і взаємообумовлених. Перший тип – асиміляція або анаболізм – пов’язаний із споживанням енергії і призводить до засвоєння клітинами сполук, що надходять із зовнішнього середовища, синтезу в клітинах з простих більш складних молекул. Другий тип – дисиміляція або катаболізм – це є розщеплення речовин, що входять до складу клітин організму. Енергія, що при цьому утворюється, використовується для всіх процесів життєдіяльності: скорочення м’язів, проведення нервових імпульсів, підтримка сталої температури тіла, різних процесів синтезу, всмоктування, секреції травних соків та ін. Головним наслідком енергетичних процесів є теплоутворення, тому вся енергія, що утворюється в організмі, може бути визначена в кілокалоріях. Величина енергетичного обміну – це показник загального стану та фізичної активності організму. Рівень енерговитрат залежить від статі, віку, росту, величини поверхні тіла, конституції, стану здоров’я у т. ч. ендокринної системи, інтенсивності і тривалості м’язової діяльності, характеру харчування, клімату, метеорологічних факторів, сезону року, часу доби.

Протягом всього свого життя людина здійснює різноманітні фізичні рухи, пов'язані з переміщенням тіла і виконанням трудової діяльності. Впродовж всього життя в організмі працюють серце, легені, травна, видільна і інші системи, відбувається розпад одних речовин і синтез інших, що лежить в основі обміну речовин. Для забезпечення цих процесів потрібна енергія, яку організм отримує за рахунок харчових речовин.

Проте, харчові речовини в тому вигляді, в якому вони поступають в організм, мають складну будову (полімери) і не можуть засвоїтися організмом. Вони заздалегідь розщеплюються в травній системі під дією ферментів до простіших складових частин – до компонентів, що засвоюються організмом (мономерів). Білки розщеплюються до амінокислот, складні вуглеводи до простих, жири перетворюються на гліцерол і вищі жирні кислоти. Мономери, що утворилися з полімерів, всмоктуються в лімфу, а потім в кров і по великому колу кровообігу розносяться по організму, поступаючи в кожну клітину. У клітинах мономери окислюються, в результаті чого утворюються вуглекислий газ, вода і енергія. Вуглекислий газ видаляється з організму з повітрям, що видихається, вода використовується організмом для здійснення біохімічних процесів. Енергія, що утворюється при окисленні мономерів, частково виділяється у вигляді тепла і використовується для підтримки температури тіла. Більша частина енергії витрачається на підтримку процесів життєдіяльності організму – роботу мозку, серця, легенів, нирок, органів дихання, м’язів (основний обмін).

Енергетичні витрати на основний обмін можливо приблизно вважати рівними 1 ккал на 1 кг маси тіла за годину. Його можна визначити за даними таблиці 2.2 з урахуванням зросту, маси тіла, статі та віку.

Основний обмін – це витрати енергії на роботу внутрішніх органів, тобто на підтримку життєдіяльності. Ці витрати відносять до нерегульованих. Основний обмін речовин вимірюється в процесі життєдіяльності організму в стані повного спокою. При підвищенні температури тіла і функції щитовидної залози, туберкульозі, легеневій і серцевій недостатності основний обмін збільшується.

При повному розпаді (окисленні) з 1 г білків і 1 г вуглеводів виділяється по 4 ккал енергії, жирів – 9 ккал, етилового спирту – 7 ккал, органічних кислот (лимонної, яблучної, оцтової і ін.) – по 2,5-3,6 ккал. Інші харчові речовини не є джерелами енергії. Таким чином, якщо точно знати, яка кількість енергетичних речовин поступає з їжею в організм людини (це визначається по спеціальних таблицях), можливо підрахувати добову кількість отриманої організмом енергії.

Добові енерговитрати людини включають:

1. Основний обмін – витрати енергії на забезпечення життя;

2. Витрати енергії на специфічно-динамічну дію їжі (збільшує обмін речовин);

3. Витрати енергії на виконання різних видів робіт на виробництві і в побуті.

Енерговитрати можуть бути визначені наступними методами:

– пряма калориметрія;

– посередня (непряма) калориметрія;

– хронометражно-табличний метод.

Пряма калориметрія встановлює енерговитрати за кількістю теплоти, що виділяється людиною, оскільки всі види енергії в організмі врешті решт перетворюються на теплову. Однак, для цього методу потрібні громіздкі теплоізоляційні камери, в яких важко створити умови для визначення енерговитрат при різних видах діяльності, наприклад, виробничої.

Посередня калориметрія заснована на вимірюванні кількості основних продуктів окислення органічних речовин (СО₂, азотистих продуктів розпаду) і розрахунку енергетичної цінності вихідних сполук із використанням відповідних калориметричних коефіцієнтів.

Хронометражно-табличний метод заснований на використанні хронограми дня та даних про витрати енергії на окремі види діяльності, що здійснюється протягом доби. Потреба в енергії може визначатися з розрахунку на 1 кг середньої нормальної маси тіла (ідеальна маса). Установлено, що потреба в енергії на 1 кг ідеальної маси у чоловіків і жінок практично однакова й складає для 1-ї групи інтенсивності праці – 40 ккал, 2-ї – 43 ккал, 3-ї – 46 ккал, 4-ї – 53 ккал.

Продукти харчування мають неоднакову енергетичну цінність. Вона залежить від їх хімічного складу. Основним джерелом енергії служать вуглеводи, жири і, частково, білки. Проте, з цього не виходить, що харчові речовини можуть бути замінені один одним і для організму не має значення, за рахунок яких продуктів отримано енергію. Відмінність продуктів визначається не тільки енергетичною цінністю, але і їх якісним складом. Наприклад, прості вуглеводи (цукор і інші солодощі) не містять будь-яких біологічно цінних речовин, окрім енергетичних, тому енергію цих продуктів називають «порожніми калоріями». При окисленні в організмі людини етилового спирту, що поступає з алкогольними напоями, виділяється не тільки енергія, а також утворюються токсичні речовини, які викликають негативні зміни в здоров'ї.

Залежно від кількості енергії всі харчові продукти діляться на продукти з високою, середньою і низькою енергетичною цінністю.

До продуктів з високою енергетичною цінністю відносять вершкове масло і олії, тваринні жири, жирну свинину, цукор, мед, кондитерські вироби.

Середню енергетичну цінність мають помірної жирності ковбаси, м'ясо, риба, сметана, вершки, сир, хлібобулочні і макаронні вироби, крупи.

Низькою енергетичною цінністю характеризуються овочі, фрукти, ягоди, молоко, кефір, нежирні види м'яса і риби, нежирний сир і яйця.

Харчові речовини, що поступили до організму в надлишковій кількості, особливо вуглеводи, перетворюються на жир і відкладаються в жировій тканині, що за певних умов може привести до ожиріння. Тому необхідно так будувати харчовий раціон, щоб кількість енергії, що надходить з харчовими речовинами, відповідала енергетичним витратам організму, тобто витратам на основний обмін, фізичну діяльність, споживання, травлення і засвоєння їжі.

На основний обмін впливає травлення і засвоєння їжі. Це визначається таким поняттям, як специфічно-динамічна дія їжі. Так, прийом їжі, що містить білки, підвищує основний обмін в середньому на 30 %, жири – на 4-14 %, вуглеводи – на 4-7 %. В середньому основний обмін під впливом «змішаної» їжі підвищується на 10-15 %. Така властивість організму витрачати багато енергії на специфічно-динамічну дію білкової їжі використовується для лікування ожиріння. Регульовані витрати енергії – це витрати на різні види діяльності: професійна діяльність, побутова, відпочинок та інші.

Достовірним показником відповідності надходження і розпаду енергії в організмі дорослої людини є постійність маси тіла. Надмірна енергетична цінність раціону харчування приводить до збільшення маси тіла. При нестачі їжі організм витрачає запасні енергетичні речовини, внаслідок чого у людини зменшується маса тіла. При тривалій нестачі поживних речовин витрачаються не тільки запасні речовини (жир, глікоген), але і білки клітин, що призводить до зниження захисних сил організму (імунітету), тобто несприятливо позначається на стані здоров'я.

В нашій державі у 1999 р. Міністерством охорони здоров’я затверджені норми харчових речовин та калорійності для різних верств населення. У відповідності з нормами всіх працюючих за інтенсивністю праці поділяють на 4 групи: до 1-ї групи віднесені особи, що зайняті розумовою працею; до 2-ї групи – люди, що виконують легку фізичну працю; до 3-ї групи – особи, що виконують працю середньої важкості; до 4-ї – особи, що зайняті важкою і особливо важкою фізичною працею. Кожна група поділяється на 3 вікові групи: 18-29 років, 30-39 років, 40-59 років. Причому, калорійність раціону у жінок на 15 % нижча, ніж у чоловіків у зв’язку з меншою масою тіла та менш інтенсивним обміном речовин. Коефіцієнт фізичної активності для І гр. складає 1,4; для ІІ – 1,6; для ІІІ – 1,9; для ІV – 2,3 (чоловіки), 2,2 (жінки) (табл. 2.1).

Таблиця 2.1 – Групи працездатного населення в залежності від фізичної активності

Добова потреба різних груп працюючих в харчових речовинах та енергії наведено у таблицях 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7.

Таблиця 2.2 – Добова потреба дорослого населення в білках, жирах, вуглеводах та енергії (чоловіки)

Таблиця 2.3 – Добова потреба дорослого населення у мінеральних речовинах (чоловіки)

Таблиця 2.4 – Добова потреба дорослого населення у вітамінах (чоловіки)

Таблиця 2.5 – Добова потреба дорослого населення в білках, жирах,

вуглеводах та енергії (жінки)

Таблиця 2.6 – Добова потреба дорослого населення у мінеральних речовинах (жінки)

Таблиця 2.7 – Добова потреба дорослого населення у вітамінах (жінки)

Контрольні запитання для самоперевірки

1. Що таке основний обмін та які фактори впливають на основний обмін?

2. Що таке специфічно-динамічна дія їжі (харчовий термогенез)?

3. На які групи за інтенсивністю праці поділяють населення України?

4. Які коефіцієнти фізичної активності прийняті для різних груп працюючих?

5. Які норми добових енерговитрат затверджені для різних верств населення?