Потребности человека в пищевых веществах и энергии, пищевая, биологическая и энергетическая ценность продуктов питания

Основы рационального питания, состав и пищевая ценность продуктов

Питание является основным условием существования людей, поскольку с пищей организм человека получает все необходимое для построения клеток и тканей, а также он нуждается в регулярном поступлении энергии из внешней среды для поддержания процессов обмена веществ и нормальной жизнедеятельности. Источниками энергии служат пищевые вещества (белки, жиры, углеводы), попадающие в организм с продуктами питания. Кроме того, в пищевых продуктах содержатся витамины, минеральные вещества, вода, органические кислоты, дубильные и другие компоненты. Не являясь источниками энергии, эти вещества необходимы для обменных процессов в организме.

Характер питания населения складывается постепенно в зависимости от уровня экономического и культурного развития. Научные достижения биологической химии, физиологии, гигиены питания, витаминологии позволили установить и научно обосновать физиологические потребности человека в пищевых веществах в зависимости от возраста, профессии, пола, климатических особенностей, степени коммунального обслуживания и других факторов. Следует отметить, что характер питания определяется физиологическими и профессиональными особенностями организма и влиянием факторов внешней среды. Питание должно быть полноценным и сбалансированным по основным пищевым веществам.

Потребности человека в пищевых веществах и энергии, пищевая, биологическая и энергетическая ценность продуктов питания

По формуле сбалансированного питания суточная потребность человека составляет: белков 80-100 г (1-1,5 г на 1 кг массы тела), в том числе незаменимых аминокислот около 30 % г, углеводов 400-500 г, органических кислот 2 г, жиров 80-100 г. Таким образом, соотношение белков, жиров и углеводов в пище должно быть 1:1:4-5.

В практической работе, связанной с производством пищевых продуктов и организацией питания, необходимо четко подразделять понятие пищевой, биологической и энергетической ценности пищи.

Понятие пищевая ценность довольно широко и включает энергетическую и биологическую ценность продукта, содержание в нем питательных и биологически активных веществ (химический состав), его органолептические достоинства (вкус, запах, цвет, консистенцию) и отражает всю полноту полезных качеств.

Термин биологическая ценность отражает количество белковых компонентов продукта, связанных как с перевариваемостью белка, так и со степенью сбалансированности его аминокислотного состава. Биологическая ценность пищевого продукта отражает его способность удовлетворять потребность организма в незаменимых аминокислотах, немаловажное значение имеет их доступность.

Термин энергетическая ценность характеризует ту долю энергии, которая может высвобождаться из пищевых веществ в процессе биологического окисления и использоваться для обеспечения физиологических функций организма. Образующуюся в организме в процессе превращения углеводов, жиров и белка энергию принято измерять в единицах тепловой энергии – килокалориях или единицах энергии – килоджоулях. В процессе полного окисления 1 г белка в организме образуется 4 ккал, или 16,7 кДж, 1 г жира – 9 ккал, или 37,7 кДж, 1 г углеводов – 3,75 ккал, или 15,7 кДж, 1 г органических кислот (уксусная, яблочная, молочная, лимонная) – около 3 ккал, или 12,5 кДж.

Энергетические затраты человеческого организма складываются из следующих компонентов:

1) основной обмен – энергия, расходуемая на биохимические процессы, обеспечивающие функции внутренних органов, систем и тканей, что в среднем составляет 20 ккал на 1 кг массы человека (1400-1700 ккал);

2) энергия, расходуемая на процессы пищеварения и превращения пищевых веществ, что составляет 10-15 % от основного обмена;

3) энергетические затраты на выполнение работы по профессии, учебы, домашнего труда, активного отдыха, спортивную деятельность и т. д.

Таким образом, суточные затраты энергии человека составляют 2500-4500 ккал и более в зависимости от возраста, пола, физической и умственной активности, интенсивности обмена веществ, климатических условий (рис. 1). Средняя суточная потребность в энергии для студентов составляет 2800 ккал для девушек и 3300 ккал для юношей. При составлении сбалансированного рациона питания калорийность пищи должна удовлетворять потребности человека в энергии, причем более половины ее должны обеспечить углеводы, около 30 % – жиры и только 15 % – белки.

Итак, общие требования к пищевым продуктам заключаются в следующем:

· высокая пищевая ценность, определяющаяся химическим составом продуктов (содержанием белков, жиров, углеводов, витаминов, микроэлементов и других полезных веществ) и органолептическими показателями (привлекательный внешний вид, хороший вкус и запах);

· достаточная энергетическая ценность (калорийность), позволяющая удовлетворять потребности человека в необходимом количестве энергии для нормального функционирования организма;

· определенная биологическая ценность, отражающая способность удовлетворять потребность организма в незаменимых аминокислотах, при этом обеспечивая высокую переваримость и усвояемость белка;

· экологическая чистота и безвредность продуктов для организма человека, заключающаяся в отсутствии или в содержании ниже предельно допустимых концентраций (ПДК) ядохимикатов, токсических веществ, нитратов, консервантов, гликозидов, болезнетворных микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности (например, микотоксинов).

Студент Атлет-бодибилдер Майкл Фелпс

3300 ккал 7000 ккал 18-кратный олимпийский

чемпион по плаванию

12000 ккал

Рисунок 1 – Суточная потребность человека в энергии

1.2 Белки в питании человека, их значение, функции, пищевая и
биологическая ценность

Белки играют в питании человека чрезвычайно важную роль, так как они являются главной составной частью клеток всех органов и тканей организма. Основное назначение белков пищи – это построение новых клеток и тканей, обеспечивающих развитие молодых растущих организмов. В зрелом возрасте, когда процессы роста уже полностью завершены, остается потребность в регенерации изношенных, отживших клеток. Для этой цели требуется белок, причем пропорционально изнашиваемости тканей. Установлено, что чем выше мышечная нагрузка, тем больше потребности в регенерации и соответственно в белке.

Белки в организме человека выполняют несколько важных функций:

1) Пластическую, из них состоят все клетки тканей и органов. Белки входят в состав крови, лимфы, мышечных волокон, костей, многих гормонов, а также ферментов и антител, вырабатываемых организмом в процессе борьбы с опасными для здоровья, микробами и их токсинами. Пластическая роль белка особенно важна для растущего организма. В процессе роста увеличивается число клеток, и основным материалом для этого являются белки. Организм человека практически лишен резервов белка. Единственным источником их являются белки пищи, вследствие чего они относятся к незаменимым компонентам рациона. Белок не может быть заменен другими пищевыми веществами.

2) Каталитическую, или ферментативную, специфические белки (ферменты) выполняют роль биологических катализаторов. Каждый фермент катализирует только определенные реакции. Использование ферментов в пищевой технологии значительно ускоряет технологические процессы, улучшает качество и повышает выход готовых продуктов.

3) Гормонально-регуляторную, белки служат регуляторами обменных процессов, входят в состав гормонов щитовидной железы, гипофиза, поджелудочной железы. Белки необходимы для нормального обмена в организме других веществ, в частности витаминов, минеральных солей. Известно, что при недостатке белка плохо усваиваются витамины.

4) Энергетическую, хотя эта роль белков менее значительна для организма, так как за их счет восполняется только 14-15 % затраченной энергии. Для энергетических затрат белки могут быть заменены углеводами и жирами.

Недостаток белков в питании вызывает серьезные нарушения в организме: у детей замедляются рост и развитие, у взрослых возникают глубокие изменения в печени (жировая инфильтрация), а при длительной недостаточности – даже цирроз, нарушение деятельности желез внутренней секрецию (щитовидная, половые, поджелудочная), изменяется белковый состав крови, снижается устойчивость организма к инфекционным заболеваниям, страдает умственная деятельность человека (снижается память, нарушается работоспособность). Белковая недостаточность вызывает также дефицит кальция и фосфора в костях, в результате чего нарушается костеобразование, замедляется рост костей, появляются атрофия мышц, сухость и шелушение кожи, ломкость ногтей, ломкость и выпадение волос. Однако вреден и избыток белка. Избыточность белка в питании в течение длительного времени вызывает увеличение размеров печени и почек, снижает активность некоторых ферментов печени, усиливает, а затем угнетает секреторную функцию желудка, повышает возбудимость центральной нервной системы.

Белки пищевых продуктов, поступая в желудочно-кишечный тракт, под влиянием различных ферментов расщепляются на аминокислоты, из которых синтезируются собственные белки. Всего организм получает более 20 аминокислот, из которых 8 не синтезируются в организме и поэтому являются незаменимыми аминокислотами. К ним относятся: валин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан и фенилаланин. Белки, содержащие все незаменимые аминокислоты, являются полноценными.

Биологическая ценность белка зависит от следующих факторов:

Сбалансированный аминокислотный состав, в первую очередь по незаменимым аминокислотам. Для построения подавляющего большинства белков организма человека требуются все 20 аминокислот, причем в определенных соотношениях. Более того, важно не столько достаточное количество каждой из незаменимых аминокислот сколько их соотношение, максимально приближенное к таковому в белках тела человека. Например, оптимальное соотношение и суточная норма (г) трех критически незаменимых аминокислот – лизин, метионин, триптофан – составляет 4:3:1. Нарушение сбалансированности аминокислотного состава пищевого белка приводит к нарушению синтеза собственных белков, сдвигая динамическое равновесие белкового обмена в сторону преобладания распада собственных белков организма, в том числе белков-ферментов. Недостаток той или иной незаменимой аминокислоты лимитирует использование других аминокислот в процессе биосинтеза белка. Значительный же избыток ведет к образованию высокотоксичных продуктов обмена неиспользованных для синтеза аминокислот.

Доступность отдельных аминокислот, может снижаться при наличии в пищевых белках ингибиторов пищеварительных ферментов (присутствующих, например, в бобовых) или тепловом повреждении белков и аминокислот, при кулинарной обработке.

Степень усвояемости белка отражает его расщепление в желудочно-кишечном тракте и последующее всасывание аминокислот. По скорости переваривания пищеварительными ферментами пищевые белки можно расположить в следующей последовательности: яичные и молочные, мясные и рыбные, растительные. Перевариванию белков способствует тепловая обработка пищи.

Для того чтобы питание было правильным, не менее 50 % белков должны быть животного происхождения, а для молодого организма – до 80 %.