"Энергитический обмен. Потребность в энергии. Энергитические затраты организма и потребность в энергии. Энергозатраты основного обмена"
Важнейшая биологическая роль пищи заключается в обеспечении организма энергией. Энергия - это способность выполнять работу -- физическую (механическую) или химическую. Энергия пищи затрачивается на:
- * поддержание постоянной температуры выше температуры окружающей среды;
- * выполнение всех физиологических функций и биохимических процессов;
- * выполнение мышцами механической работы;
- * переваривание и усвоение пищи.
Все затраты энергии в организме восполняются потреблением энергии, заключенной в основных пищевых веществах: белках, жирах и углеводах. Энергия пищи количественно выражается в энергетической ценности или калорийности.
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ЗАТРАТЫ ОРГАНИЗМА И ПОТРЕБНОСТЬ В ЭНЕРГИИ
Величина энергии пищи, необходимой человеку в течение суток, характеризуется понятием "потребность в энергии". Потребность в энергии в самом простом понимании -- это скорость суточного расходования или затрат энергии организмом. Под потребностью индивидуума в энергии подразумевают тот уровень потребляемой с пищей энергии, который уравновешивает (удовлетворяет, покрывает) затраты энергии; при этом размеры тела (масса тела, рост), его состав и уровень физической активности соответствуют стабильному состоянию здоровья и обеспечивают поддержание экономически необходимой и социально желательной физической активности. Потребность в энергии детей и подростков, беременных и кормящих матерей включает дополнительные потребности, связанные с ростом, образованием тканей, секрецией молока.
Общие энерготраты складываются из нескольких самостоятельно определяемых компонентов :
энерготрат основного обмена;
- * затрат энергии на физическую активность;
- * пищевого термогенеза, вызываемого приемом пищи (специфическое динамическое действие пищи);
- * факультативного (холодового) термогенеза;
- * затрат энергии на рост и образование тканей (у детей, беременных и кормя щих грудью женщин).
Обмен веществ
Обмен веществ – важнейшее условие существавания живых организмов. Пища, распадаясь в организме до простых составляющих, служит источником пластических и энергетических ресурсов, которые в процессе анаболизма расходуются организмом на восстановление и синтез собственных клеточных структур, процессы размножения клеток, различные процессы жизнедеятельности. В живом организме непрерывно идёт процесс окислительного разрушения клеток и выведения продуктов распада из организма – катаболизм. У взрослого человека эти процессы находятся в состоянии динамического равновесия, у молодого, растущего организма процессы ассимиляции преобладают над процессами дессимиляции. Длительное нарушение обмена веществ приводит к таким заболеваниям как ожирение, атеросклероз, отложение солей.
Пищеварение, т.е. расщепление сложных органических соединений пищи под действием биологически активных веществ (желудочного сока, поджелудочной железы, желчи, желчных кислот) – первый этап обмена веществ . Продукты расщепления белков – аминокислоты, липидов – глицерин, H 3 PO 4 , холин, жирные кислоты, холестерин, жирорастворимые витамины. Углеводы расщепляются до глюкозы и в таком виде поступают в кровь. Процесс всасывания простых составляющих пищи и поступление их сразу в кровь или через лимфу – второй этап обмена веществ . Третьим этапом обмена веществ является процесс тканевого дыхания или окисление кислородом воздуха углеводов, жиров и частично белков. При окислении в живом организме 1 г углеводов или 1 г белков высвобождается 16.72 кДж энергии, а при окислении 1 г жира – 37.62 кДж. Часть энергии расходуется организмом на различные жизненно важные функции, другая часть может запасаться им в виде богатых энергией фосфорных соединений – АТФ и расходоваться по мере необходимости.
Расход энергии зависит от пола и возраста человека. Так, для юношей 14-17 лет – 7.1 кДж, а для девушек – 5.0 кДж на 1 кг массы тела. Для людей в возрасте 18-29 лет расход снижается на 4-5 %, в более позднем возрасте – на 10 %. Для поддержания постоянной температуры тела организм также затрачивает энергию. При понижении температуры окружающей среды эти энергозатраты существенно возрастают из-за более интенсивного обмена веществ.
Определяющим фактором при установлении энергозатрат человека является расход энергии, связанный с его мышечной деятельностью и профессиональными особенностями труда. В зависимости от интенсивности физического труда и характера трудовой деятельности всё население делится на 5 групп:
I группа – лица преимущественно умственного труда: руководители предприятий и организаций, инженерно-технические работники, педагоги, служащие, медицинские работники (кроме врачей-хирургов, медсестёр, санитарок).
II группа – люди, занятые лёгким физическим трудом: работники, обслуживающие автоматизированные линии, агрономы, зоотехники, продавцы магазинов.
III группа – работники среднего по тяжести труда: слесари, наладчики, настройщики, водители различных видов транспорта, работники пищевой промышленности, общественного питания, коммунально-бытового обслуживания, врачи-хирурги, химики.
IV группа – работники тяжёлого физического труда: строители, сельскохозяйственные рабочие, механизаторы, горнорабочие, занятые на поверхностных работах, работники нефтяной и газовой промышленности, металлурги, литейщики.
V группа – люди, труд которых связан с особо тяжёлым физическим напряжением: горнорабочие, сталевары, рубщики и вальщики леса, каменщики, бетонщики.
Внутри каждой группы для мужчин и женщин выделяются возрастные категории: 18-29, 30-39 и 40-59 лет. В северных районах в условиях холодного климата потребность в энергии возрастает на 10-15 %, причём удельный вес жиров в рационе питания должен составлять 35 % против 25 % в южных районах.
Раздел I ПИЩЕВАЯ ЦЕННОСТЬ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
Глава 1 ПОТРЕБНОСТЬ ОРГАНИЗМА В ЭНЕРГИИ
Питание - это процесс усвоения организмом питательных веществ, необходимых для поддержания жизни, здоровья и работоспособности человека. Все нужные для этого вещества организм человека получает с пищей.
Пищевые продукты снабжают организм материалом для построения его тканей и постоянного обновления их; энергией, необходимой для жизнедеятельности и совершения работы; веществами, играющими важную роль в регулировании обмена веществ.
Ткани тела человека массой около 70 кг состоят из 40...45 кг воды, 16...17 -белка, 7... 10 -жира, 2,5...3,0 -минеральных солей и 0,5...0,8 кг углеводов. Для жизнедеятельности нашего организма требуется постоянное поступление всех вышеперечисленных веществ, в том числе биологически активных соединений - витаминов, ферментов и т. д.
Питание представляет собой сложный процесс поступления, переваривания, всасывания и ассимиляции органических веществ, участвующих в покрытии энергетических затрат, построения и возобновления клеток и тканей тела, регуляции функций организма.
Питание должно быть организовано таким образом, чтобы оно обеспечивало гармоническое развитие и слаженную деятельность организма. Для этого пищевой рацион должен быть по количеству и качеству сбалансирован с потребностями человека соответственно его полу, профессии и возрасту.
Рациональное питание - это соблюдение трех основных принципов: равновесие между поступающей с пищей энергией и энергией, расходуемой человеком в процессе жизнедеятельности, т. е. баланс энергии; удовлетворение потребностей организма в определенном количестве и соотношении пищевых веществ; соблюдение режима питания.
Физиологические потребности организма зависят от множества условий. Большинство их постоянно меняется, так что точно сбалансировать питание на каждый момент жизни невозможно.
Но организм обладает специальными регуляторными механизмами, позволяющими использовать из принятой пищи и усваивать необходимые питательные вещества в таком количестве, которое ему требуется в данный момент.
Однако регуляторные способности организма имеют определенные пределы, особенно в детском и пожилом возрасте. Кроме того, многие пищевые вещества (некоторые витамины, незаменимые аминокислоты и др.) человеческий организм не в состоянии образовать в процессе обмена веществ, поэтому недост аток этих веществ должен быть восполнен за счет питания. В противном случае могут возникнуть болезни, связанные с неполноценным питанием.
Питательные вещества в организме человека подвергаются сложным изменениям. Под действием пищеварительных ферментов они разлагаются, поступают в лимфу и кровь, т. е. в организме человека происходит образование сложных веществ из более простых. Этот процесс называется ассимиляцией или анаболизмом.
Одновременно с созданием клеток и тканей в организме постоянно происходит частичное их разрушение. Процесс распада веществ, входящих в состав клеток и тканей, называется диссимиляцией или метаболизмом и происходит с выделением энергии, затрачиваемой на все виды работы органов. Оба процесса находятся в тесной взаимосвязи. В совокупности эти два процесса называются обменом веществ.
Обмен веществ бывает основной и дополнительный.
Основной обмен веществ и затраты на него связаны со всеми жизненными, физиологическими процессами, протекающими в организме (дыхание, кроветворение, пищеварение и т. д.).
Условно можно сказать, что основной обмен веществ - эго минимальное количество энергии, необходимое человеку для поддержания жизни в состоянии полного покоя. Он рассчитывается обычно на «стандартного» мужчину (30 лет с массой тела 65 кг) или «стандартную» женщину (30 лет с массой тела 55 кг). Основной обмен у мужчины 1600 ккал (6704 кДж), у женщины - 1400 ккал (5866 кДж). Основной обмен зависит от возраста (у маленьких детей он в 1,3...1,5 раза выше, чем у взрослых), массы тела (поэтому основной обмен часто рассчитывают на 1 кг массы тела), внешних условий, индивидуальных особенностей человека.
При приеме нищи наибольший расход энергии вызывает переваривание белков. Поступление их в пищеварительный тракт увеличивает основной обмен на 30...40 %. При приеме жиров и углеводов основной обмен увеличивается на 4...14 и
4...7 % соответственно. При смешанном питании основной обмен увеличивается на 10... 15 %.
Дополнительный обмен веществ вызывается затратами энергии на выполняемую человеком работу. Это в основном расход
на мышечную деятельность. Он также зависит от многих факторов: типа деятельности, массы тела, возраста и т. д.
Процесс усвоения и использования в организме пищи схож с горением. Большая часть продуктов превращается в тепло (энергию), диоксид углерода и воду.
Единственным источником энергии для организма человека является пища. Энергию, поставляемую организму продуктами питания, принято выражать в килокалориях (ккал) или килоджоулях (кДж).
Количество энергии, выделяемой при усвоении организмом того или иного пищевого продукта, называется калорийностью этого продукта. Установлено, что при окислении 1 г жира организм получает 9 ккал, или 37,7 кДж; 1 г белка - 4 ккал, или
16,7 кДж; 1 г углеводов - 3,75 ккал, или 15,7 кДж. Это калорийность брутто, т. е. та, которая содержится в продукте и выделяется при его сгорании. Но питательные вещества усваиваются организмом не полностью. Так, белки усваиваются на 94,5 %, жиры - на 94, углеводы - на 95,6 %. Поэтому для определения истинной калорийности следует калорийность брутто умножить на коэффициент усвояемости. Коэффициент усвояемости сахарозы 1, животных жиров 0,85 (за исключением сливочного масла), растительных жиров 0,95, белков в зависимости от их природы 0,85...0,95.
Потребность в различных пищевых веществах и энергии зависит от пола, возраста, характера трудовой деятельности.
Для правильного составления рациона питания с энергетической точки зрения и с учетом характера трудовой деятельности специалисты в области гигиены питания подразделяют все взрослое население на 4 группы.
К первой группе относятся лица, работа которых не связана с затратами физического труда или требует незначительных физических усилий. Энергетический обмен у мужчин 2600...2700 ккал (10894...11313 кДж), у женщин - 2200...2400 ккал (9218... 10056 кДж).
Ко второй группе относятся работники механизированных производств и работники сферы обслуживания, труд которых не требует большого физического напряжения [у мужчин 2700... 3000 ккал (11313...12570 кДж), у женщин 3000...3200 ккал (12570... 13408 кДж)].
К третьей - работники производств с частично механизированными процессами труда и работники сферы обслуживания, труд которых связан со значительным физическим напряжением [у мужчин 2900...3200 ккал (12151...13408 кДж), у женщин
3100...3400 ккал (12989...14246 кДж)].
К четвертой - работники полумеханизированных или немеханизированных производств средней и большой тяжести труда [у мужчин 3400... 3700 ккал (14246... 15503 кДж), у женщин
3600...3900 ккал (15084... 16341 кДж)]. Лица, труд которых связан с большим нервным напряжением (работники пультов управления, диспетчеры и т. д.), по потребности в энергии и белках приравниваются к первой группе интенсивности труда.
Правильно составить индивидуальный рацион питания можно лишь при знании химического состава пищевых продуктов.
Мы говорили лишь об одной стороне питания - энергетической. Это не значит, что «пищевая» энергия может быть получена в результате потребления любых продуктов, т. е. за счет общей калорийности.
Для организма важно, какие группы веществ обеспечивают калорийность питания. Для нормальной жизнедеятельности человека необходимо определенное соотношение белков, жиров и углеводов, а также наличие витаминов и минеральных веществ.
Все вещества, входящие в состав пищевых продуктов, подразделяются на две группы: органические (белки, углеводы, жиры, пищевые кислоты, витамины, ферменты) и минеральные (вода, макро- и микроэлементы). Их роль в жизнедеятельности организма человека и их свойства, которые могут быть использованы в пищевых технологиях, мы рассмотрим далее.
При организации рационального питания различных групп населения основой для нормирования их питания является определение (уточнение) суточных энергетических затрат организма человека в зависимости от ряда факторов. Эти затраты должны быть компенсированы поступлением с пищей в определенном соотношении различных питательных веществ.
В живых организмах любой процесс сопровождается передачей энергии. Энергия это общая количественная мера движения и взаимодействия всех видов материи. Известно, что все формы движения материи способны превращаться друг в друга в определенных количественных соотношениях. Специальный раздел физики, который изучает свойства и превращения энергии в различных системах, называется термодинамикой. Под термодинамической системой понимают совокупность объектов, условно выделенных из окружающего пространства. Термодинамические системы разделяют на изолированные, закрытые и открытые. Изолированными называют системы, энергия и масса которых не изменяется, т.е. они не обмениваются с окружающей средой ни веществом, ни энергией. Закрытые системы обмениваются с окружающей средой энергией, но не веществом, поэтому их масса остается постоянной. Открытыми системами называют системы, обменивающиеся с окружающей средой веществом и энергией. С точки зрения термодинамики живые организмы относятся к открытым системам, так как главное условие их существования - непрерывный обмен веществ и энергии.
Согласно первому закону термодинамики энергия не исчезает и не возникает вновь, а лишь переходит из одной формы в другую. Второй закон термодинамики утверждает, что вся энергия в конце концов переходит в тепловую энергию, и организация материи становится полностью неупорядоченной.
Способность извлекать полезную энергию из окружающей среды является одним из основных свойств, которые отличают живые системы от неживых, т.е. непрерывно идущий обмен веществ и энергии является одним из основных признаков живых существ.
Обмен веществ и энергии - это совокупность физических, химических и физиологических процессов превращения веществ и энергии в живых организмах, а также обмен веществами и энергией между организмом и окружающей средой. Обмен веществ у живых организмов заключается в поступлении из внешней среды различных веществ, в превращении и использовании их в процессах жизнедеятельности и в выделении образующихся продуктов распада в окружающую среду.
Все происходящие в организме преобразования вещества и энергии объединены общим названием - метаболизм (обмен веществ). На клеточном уровне эти преобразования осуществляются через сложные последовательности реакций, называемые путями метаболизма, и могут включать тысячи разнообразных реакций. Эти реакции протекают не хаотически, а в строго определенной последовательности и регулируются множеством генетических и химических механизмов. Метаболизм подразделяют на два взаимосвязанных, но разнонаправленных процесса: анаболизм (ассимиляция) и катаболизм (диссимиляция).
Ассимиляция – это постоянное обновление и восполнение пластических и энергетических ресурсов организма за счёт питательных веществ, получаемых из пищевого рациона.
Диссимиляция – это окислительное разрушение химических связей органических веществ в клетках организма человека и высвобождение энергии.
У взрослого здорового человека процессы ассимиляции и диссимиляции находятся в относительном равновесии и способствуют поддержанию постоянства внутренней среды организма (гомеостаз). Эти процессы также регулируются нейрогуморальной системой регуляции организма. Постоянство внутренней среды организма имеет большое значение для здоровья человека.
В процессе обменавеществ постоянно происходит превращение энергии: энергия сложных органических соединений, поступивших с пищей, превращается в тепловую, механическую и электрическую. Человек и животные получают энергию из окружающей среды в виде потенциальной энергии, заключенной в химических связях молекул углеводов, жиров и белков. Все процессы жизнедеятельности обеспечиваются энергией за счет анаэробного и аэробного метаболизма.
Динамика химических превращений, происходящих в клетках, изучается биологической химией. Задачей физиологии и гигиены питания является определение общих затрат веществ и энергии организмом и того, как они должны восполняться с помощью полноценного питания. Энергетический обмен служит показателем общего состояния и физиологической активности организма.
Единица измерения энергии, обычно применяемая в биологии и медицине, - калория (кал). Она определяется как количество энергии, необходимое для повышения температуры 1 г воды на 1 ºС. В Международной системе единиц (СИ) при измерении энергетических величиниспользуется джоуль (1 ккал = 4,18 кДж)
Обмен веществ и энергии (метаболизм) зависит от ряда факторов, а суммарную потребность в энергии организма человека определяют:
1. Уровень обменных процессов, направленных на сохранение постоянства внутренней среды организма и самообновление его морфологических структур (основной обмен);
2. Расход энергии на питание в широком смысле этого слова (СДДП);
3. Приспособление (адаптация) организма к изменяющимся условиям окружающей среды;
4. Трудовая деятельность, связанная с преобразованием окружающей среды;
5. Активный отдых;
6. Продолжение рода.
Объективным показателем расхода энергии за определённый период времени является величина суммарных энергетических затрат (теплопотери) организма за тот же период.
Процессы ассимиляции и диссимиляции в организме человека взаимосвязаны с прoцессами теплопродукции и теплоотдачи.
Теплопродукцияв организме человека происходит за счёт усвоения углеводов, жиров, белков, а теплоотдача идёт по трём путям: конвекции, излучения и испарения.
Эти два процесса у взрослого здорового человека также находятся в относительном равновесии.
Условно суммарные энергетические затраты человека можно рассматривать как сумму расхода энергии на:
а) основной обмен;
б) нервно-мышечную деятельность;
в) специфическое динамическое действие пищи (СДДП).
Основной обмен – это минимальный расход энергии, который необходим для поддержания жизни организма в состоянии полного покоя при исключении всех внутренних и внешних влияний, которые способны повысить уровень обменных процессов. Энергия основного обмена расходуется на постоянное протекание химических процессов в организме; механическую работу, выполняемую отдельными органами (сердцем, легкими, кровеносными сосудами, кишечником и др.); непрекращающуюся деятельность железисто-секреторного аппарата. Истинную величину основного обмена определяют в состоянии полного покоя, в комфортных условиях окружающей среды (температура воздуха 18-20 °С, относительная влажность воздуха 40-60 %, скорость движения воздуха 0,3 м/сек) утром после сна в положении лёжа на спине при полном расслаблении мышц. Причём, с момента последнего приёма пищи должно пройти не менее 12 часов (т.е. измеряется натощак). Измеряется величина основного обмена в ккал на 1 кг массы тела в 1 мин, или в ккал на массу тела за сутки.
Современные исследования показали, что величина основного обмена не является величиной постоянной для конкретного человека и изменяется в зависимости от ряда факторов. Повышению энергии основного обмена способствуют:
а) мышечная работа;
б) нервно-эмоциональное напряжение;
в) патологическое состояние внутренних органов и др.
Величина основного обмена зависит главным образом от:
а) возраста;
в) массы тела;
Ориентировочно величина основного обмена у взрослого здорового человека составляет 1 ккал на 1 кг массы тела в час. У женщин основной обмен на 5-10 % ниже, чем у мужчин, а у пожилых людей на 10-15 % ниже, чем у молодых. Самый высокий основной обмен наблюдается у детей (1,9 - 2,1 ккал на кг в час). Для молодых мужчин с массой тела 70 кг (стандартная масса тела для мужчин) основной обмен в среднем составляет 1700 ккал в сутки. С увеличением массы тела основной обмен повышается, хотя при этом нет строгой пропорциональности, так как эта величина зависит от ряда факторов (величина отдельных органов, развитие костной и мышечной системы, степень жировых отложений и др.). Поэтому при определении основного обмена, особенно у людей с избыточной массой тела, целесообразно производить расчёты не только на фактическую массу тела, но и на “идеальную” массу, т.е. на массу тела, которую имел бы человек данного роста при нормальной упитанности.
Нервно-мышечная деятельность оказывает наиболее сильное влияние на обмен энергии. Во время бодрствования (после сна) общий обмен энергии всегда выше основного обмена и зависит, прежде всего, от характера выполняемых работ и уровня двигательной активности;
На суммарную величину энергетических затрат также оказывают влияние:
в) тяжесть труда;
г) продолжительность работы;
д) условия внешней среды, в которых она выполняется;
ж) тренированность человека.
В настоящее время получено значительное количество данных о величинах энергетических затрат при различных видах деятельности, которые используются при расчёте суточных энергетических затрат и нормировании питания отдельных возрастных и профессиональных групп населения.
Следует отметить, что физическая работоспособность человека и уровень максимальных энергетических затрат в значительной мере определяется функциональными возможностями сердечно-сосудистой и дыхательной систем.
Последним слагаемым, оказывающим влияние на величину суточной потребности в энергии, является специфическое динамическое действие пищи (СДДП).
СДДП обусловлено затратой энергии на процессы пищеварения, всасывания, транспорта, метаболизма и хранения переваренной пищи. Активизация нервной системы в процессе пищеварения углеводами также оказывает влияние на СДДП.
Наибольшим СДДП обладает белок, причём потребление белка малыми порциями способствует большему приросту основного обмена, чем однократный приём всего количества. Различают СДДП - слабое (до 10 %), достаточное - (10-20 %), и хорошо выраженное - (более 20 % от основного обмена). По данным Рубнера СДДП белков составляет26,8 %, углеводов 2,8 %. Прием жиров повышает основной обмен на 4-14 %. При потреблении смешанной пищи (белков, жиров, углеводов) общее повышении основного обмена приблизительно составляет 10-15 % от величины основного обмена. СДДП пищи сопровождается увеличением теплопродукции, которое может использоваться для поддержания температуры тела при охлаждении.
Некоторые люди, даже при избыточном питании, не увеличивают массу тела. Ряд учёных это связывают с увеличением СДДП. С другой стороны, напротив, у некоторых лиц наблюдается тенденция к очень быстрому увеличению массы тела. Предполагают, что в этих случаях возможной причиной является уменьшение СДДП. Однако это вопрос дискуссионный, так как многие отрицают, что понижение СДДП способствует ожирению.
Общая потребность в энергии человека определяется как сумма всех видов энергетических затрат его организма (основной обмен, нервно-мышечная деятельность, СДДП) и согласно требований рационального питания она должна быть адекватна уровню энергии потребляемой с пищей.При этом размер тела и уровень физической активности человека соответствует устойчивому состоянию здоровья и социально желательной физической активности. Это может быть достигнуто в результате достижения так называемого энергетического баланса, когда сумма трат энергии организмом полностью компенсируется энергией, доставляемой в организм с пищей.
ГИГИЕНА ПИТАНИЯ: ТЕОРИЯ РАЦИОНАЛЬНОГО ПИТАНИЯ
Основные понятия Теории рационального питания (Покровского).
1 вопрос. Обзор современных теорий питания.
Питание определяет продолжительность и качество жизни человека. Ошибки в структуре питания становятся одной из причин многих тяжелых заболеваний, в том числе самых распространенных сердечно-сосудистых заболеваний и рака. Поэтому состояние питания населения является одним из важнейших факторов, определяющих здоровье и состояние генофонда нации.
Cовременные фундаментальные достижения в науке о питании должны стать основой при формировании рационов для организованных групп населения в столовых, ресторанах гостиниц и курортно-оздоровительных учреждений.
Наука о питании сформировалась как самостоятельное направление во второй половине XIX века. Огромное влияние на развитие научных представлений о питании сыграло открытие первого закона термодинамики и применение этого закона в биологии. Было установлено, что сгорание веществ пищи и их биологическое окисление дают одинаковое количество тепла. Это позволило выдвинуть тезис о равнозначности биологического окисления и физического горения и обосновать научное представление о физиологических потребностях человека в основных пищевых веществах и энергии.
XIX век в России ознаменовался бурным развитием физиологии пищеварения и биохимии питания, в этот период были проведены исследования процессов переваривания и продвижения пищи по пищеварительному тракту, всасывания пищевых веществ и их последующей трансформации и утилизации, а также химического состава пищевых продуктов.
В первой половине XX века были открыты витамины, незаменимые жирные кислоты и аминокислоты, минеральные вещества и их влияние на функции организма.
Благодаря исследованиям многих ученых в области питания, начатым в XIX и продолжавшимся в первой половине XX века, была сформулирована теория энергетически сбалансированного питания. Согласно этой теории идеальным признается такое питание, при котором приток пищевых веществ в организм соответствует их расходу, причем, содержащиеся в пище белки, жиры и углеводы, витамины и минеральные вещества должны находиться в определенном соотношении; пища состоит из нескольких различных по физиологическому значению компонентов: полезных, балластных и вредных; в пище содержатся незаменимые вещества, которые не могут образовываться в организме, но необходимы для его жизнедеятельности.
На основе данной концепции были разработаны различные пищевые рационы для всех групп населения с учетом физических нагрузок, климатических и других условий. Кроме того, эта теория помогла объяснить неблагоприятное влияние на организм рационов с дефицитом или избытком тех или иных пищевых веществ. С учетом положений этой теории разработана современная технология промышленного производства рафинированных высокоэнергетических продуктов питания (хлеб из муки тонкого помола, шлифованные крупы, соки без мякоти, сахар, осветленные растительные масла и др.), которая предусматривает максимальное удаление так называемых балластных веществ. Мощный толчок получило промышленное производство консервов, кондитерских изделий с длительным сроком хранения (кексы, бисквиты и т.п.), рафинированных полуфабрикатов (порошок картофельного пюре, макароны типа «Ролтон» и т.п.). Данная концепция стала господствующей теоретической основой при формировании скомплектованных рационов на предприятиях общественного питания.
Однако, балансный подход и масштабное рафинирование исходных живых продуктов, превращающее их в безжизненные элементы, введение консервантов, разнообразных пищевых красителей, наполнителей, удаление оболочек, содержащих витамины и ферменты, обработка свежих фруктов антибиотиками и покрытие их воском для увеличения срока хранения принесли немалый вред, обусловив рост так называемых «болезней цивилизации» (ожирение, атеросклероз, гипертония, диабет, рак, остеохондроз и др.) и как следствие – увеличение смертности и снижение продолжительности жизни.
Со временем теория сбалансированного питания была подвергнута переоценке и переосмыслению, чему способствовали новые научные открытия в области физиологии пищеварения, биохимии, микробиологии. Было доказано, что пищевые волокна – это необходимый компонент пищи; обнаружены новые механизмы пищеварения, в соответствии с которыми переваривание пищи происходит не только в полости кишечника, но и непосредственно на стенке кишечника, на мембранах клеток кишечника с помощью ферментов; была открыта ранее неизвестная гормональная система кишечника; были получены ценные сведения относительно роли микроорганизмов, обитающих постоянно в кишечнике, и об их взаимоотношениях с организмом человека.
Все это привело к появлению новой концепции – концепции адекватного питания, которая вобрала в себя все ценное из теории и практики сбалансированного питания. Основные положения теории адекватного питания следующие: питательные вещества образуются из пищи при ферментативном расщеплении ее макромолекул за счет полостного и мембранного пищеварения, а также формирования в кишечнике при участии симбиотической микрофлоры новых химических компонентов, в том числе незаменимых; необходимым компонентом пищи являются не только полезные, но и балластные вещества (пищевые волокна).
Из традиционной теории сбалансированного питания следует, что существует один поток питательных веществ, освобождающихся при разрушении пищи, который поступает из желудочно-кишечного тракта во внутреннюю среду организма. Основной поток питательных веществ составляют аминокислоты, моносахариды (глюкоза, фруктоза), жирные кислоты, витамины и минеральные вещества, образующиеся в процессе ферментативного расщепления пищи. А теория адекватного питания признает существование нескольких потоков питательных и регуляторных веществ. Помимо основного потока, во внутреннюю среду из желудочно-кишечного тракта поступают гормональные и биологически активные соединения, продуцируемые клетками желудочно-кишечного тракта; продукты жизнедеятельности бактерий; видоизмененные балластные вещества и модифицированные пищевые вещества, а также вредные или токсичные вещества, поступающие с загрязненной пищей.
В настоящее время в свете полученных научных данных о микробиоценозах организма человека разрабатывается новая концепция «пробиотики и функциональное питание» (концепция позитивного питания), затрагивающая фундаментальные и прикладные аспекты здоровья человека, медицины и пищевой биотехнологии.
Функциональное питание – это продукты специального назначения на основе живых микроорганизмов, их метаболитов, других соединений микробного, растительного или животного происхождения, способные поддерживать и восстанавливать здоровье через коррекцию микробной экологии организма человека, предназначенные для систематического ежедневного употребления.
Согласно данной концепции, продукты питания могут быть отнесены к функциональным, если имеется возможность продемонстрировать их позитивный эффект на ту или иную функцию организма человека и получить веские объективные доказательства. Улучшение физического и психического здоровья, также как и предотвращение или уменьшение частоты возникновения заболеваний, являются главными критериями, позволяющими относить существующие или создаваемые вновь продукты питания к категории продуктов функционального питания. При этом представители этой новой группы продуктов должны оказывать свое благоприятное действие на организм при их употреблении в количествах сопоставимых с таковыми традиционных продуктов питания, т.е. это не должны быть пилюли, таблетки или капсулы.
В 1997 году на западноевропейском рынке предлагалось 107 наименований продуктов функционального питания, в состав 65% их которых входили живые микроорганизмы. По прогнозам ведущих специалистов мира в области питания и медицины, в ближайшие 15-20 лет доля продуктов функционального питания достигнет 30% всего продуктового рынка, при этом они вытеснят из сферы реализации многие традиционные лекарственные препараты для сохранения здоровья, профилактической и восстановительной медицины.
Растущее недовольство существующей системой питания, осознание его роли в развитии «болезней цивилизации» привели к зарождению новых систем и способов питания, объединенных в общее понятие «нетрадиционное или альтернативное питание».
К основным видам альтернативного питания относят:
1. раздельное питание;
2. концепция главного пищевого фактора;
3. вегетарианство;
4. концепция питания предков;
5. концепция «мнимых» лекарств;
6. теория адекватного целебно-видового питания по Шаталовой;
7. система питания по Ниши;
8. питания в системе учения йоги;
9. питание в дзенмакробиотике;
10. аюрведическое питание;
11. голодание лечебное и профилактическое
Вопрос. Основные понятия Теории рационального питания (Покровского).
Рациональное питание – это правильно организованное и своевременное снабжение организма хорошо приготовленной, питательной и вкусной пищей, содержащей оптимальные количества различных пищевых веществ, необходимых для его развития и функционирования.
Рациональное питание, по существу, заключается в соблюдении нескольких принципов: 1) суточный рацион питания по энергетической ценности должен соответствовать энерготратам организма; 2) физиологические потребности организма должны обеспечиваться пищевыми веществами в количествах и соотношениях, которые оказывают полезное действие; 3) химическая структура пищи должна максимально соответствовать ферментным пищеварительным системам организма (правило соответствия); 4) количество потребляемой пищи должно быть правильно распределено в течение дня.
Организм упорядоченная, а, следовательно, неустойчивая система. Упорядоченность структуры в организме поддерживается равновесием двух процессов: распадом и синтезом. Совокупность этих реакций распада и синтеза называется обменом веществ организма.
Обмен веществ характеризуется двумя противоположными процессами - ассимиляцией и диссимиляцией, которые определяют непрерывную связь организма с окружающей средой.
Ассимиляция - это процесс синтеза необходимых организму веществ из веществ, поступающих в организм извне, и использования их для роста и развития.
Диссимиляция - процесс распада органических веществ, их окисление кислородом и выведение из организма.
Источником исходных веществ, необходимых для реакций обмена веществ, является повседневная пища.
Процессы синтеза и распада протекают непрерывно и одновременно и находятся в единстве между собой. Однако в отдельные периоды жизни это равновесие нарушается. Например, в детстве, когда организм интенсивно растет и развивается, превалируют процессы ассимиляции. Напротив, когда организм стареет или ослаблен болезнью либо голодом, преобладают процессы диссимиляции.
Для сохранения организма, как единого целого, необходима постоянная работа по восстановлению разрушающихся структур. Такая работа требует постоянного притока источников энергии, строительных материалов, веществ необходимы для регуляции его жизнедеятельности, которые поступают из внешней среды.
Энергоресурсами каждой клетки и организма в целом служат простые органические вещества: аминокислоты, жирные кислоты и сахара, распад которых в ходе реакций диссимиляции сопровождается высвобождением энергии и ее аккумуляцией в форме молекул АТФ. Источниками аминокислот, жирных кислот и сахаров как энергетических ресурсов являются как пищевые белки, жиры и углеводы, так и разрушающиеся структурные белки, жиры и углевода клеток и тканей организма.
Пластическими ресурсами клеткам организма служат те же простые органические вещества: аминокислоты, жирные кислоты и сахара, необходимые для синтеза собственных белков, жиров и углеводов, а также минеральные соли в качестве источника элементов, отсутствующих в структуре аминокислот, жирных кислот и сахаров. Источником пластических ресурсов являются белки, жиры, углеводы и минеральные соли пищи.
Высокая потребность организма в постоянном поступлении энергоресурсов и пластических ресурсов делает необходимым количественное преобладание в пище белков, жиров, углеводов и ряда минеральных солей над другими компонентами пищи, поэтому совокупность этих веществ в пище называют макроэлементами пищи.
Кроме основных источников энергии и пластических материалов в виде белков, жиров и углеводов, минеральных солей с пищей человек получает вещества - неорганические (источники химических элементов необходимых для формирования активного центра ферментов), потребность в которых ограничена незначительными количествами, и называются микрокомпонентами пищи.
Кроме этого, с пищей человек потребляет вкусовые добавки (пряности), вещества, способствующие стимуляции пищеварительных процессов путем раздражения вкусовых рецепторов, и не перевариваемые компоненты, стимулирующие перистальтику.
Процентный состав пищевых продуктов животного и растительного происхождения в рационе питания, их качество и разнообразие характеризуют структуру питания .
Совокупность привычек, предпочтений, установок, форм поведения, связанных с приемом пищи и режимом питания человека в обычных условиях, называется пищевым поведением.
От характера, структуры питания и пищевого поведения зависит пищевой статус человека.
В различных регионах Земли, в связи с особенностями окружающей среды, состава съедобных объектов местности, традиций, религиозных убеждений, сложились свои национальные «кухни», а само понятие «питание» приобрело характер общественного явления с широким кругом интересов. Среди них выделяют: эстетический (еда как наслаждение, удовольствие, условия приема пищи и др.), социальный (особенности быта социума, особенности «продуктовой корзины» и т.д.) и философский (жизнь есть способ существования белковых тел) аспекты.
Однако наиболее важным представляется физиологический аспект питания, связанный, прежде всего, с вопросами обмена веществ и энергии.
Пищевой статус человека, который может быть:
– оптимальным (когдаструктура и функции организма не нарушены, а адаптационные резервы могут обеспечить жизнедеятельность человека даже в экстремальных условиях);
– обычным (структура и функции организма не нарушены, адаптационные резервы достаточны для жизнедеятельности в обычных условиях);
– недостаточным (формируется при количественной или качественной недостаточности питания, структура и функции организма нарушены, адаптационные резервы снижены, имеется риск формирования соматической патологии);
– избыточным (структура и функции организма нарушены, адаптационные резервы снижены, есть риск развития соматической патологии).
То есть проблема питания населения выросла из общественного явления в фундаментальную, динамично развивающуюся, базирующуюся на особенностях физиологии человека науку – гигиену питания . Ее основной целью является выявление закономерностей влияния питания на здоровье населения, научное обоснование и разработка путей его оптимизации.
Объекты изучения гигиены питания как науки – это пищевые продукты, пищевые вещества, методы обработки пищевых продуктов, повышения их качества и биологической ценности, способы их хранения, физиология питания, его нормы, пищевые добавки, профилактическое и лечебное питание, болезни, связанные с нерациональным питанием, пищевые отравления и их профилактика и т.д.
В рамках науки гигиены питания сформировалось понятие - «рациональное питание» (лат. rationalis – разумный)– это питание, максимально отвечающее общебиологическим, физиологическим и социальным потребностям организма человека.
Согласно основным принципам рационального питания, суточный пищевой рацион должен:
– полностью компенсировать регулярные среднесуточные затраты энергии (ккал), расходуемые конкретным человеком для нормальной работы всех его органов и физиологических систем при выполнении повседневных биологических и социальных функций (количественная адекватность питания);
– включать в свой состав все необходимые пищевые вещества (нутриенты) – белки, жиры, углеводы, витамины, минеральные соли, микроэлементы (качественная адекватность);
– все эти пищевые вещества должны быть представлены в оптимальных соотношениях (сбалансированность пищевых веществ);
Кроме этого, пищевые продукты рациона должны легко перевариваться и усваиваться организмом (адекватность ферментативному статусу организма );
– объем и калорийность суточного рациона должны физиологически рационально распределяться в течение суток по времени приема пищи (адекватность организации и режима питания условиям жизнедеятельности человека);
Желательно, чтобы пища обладала хорошими органолептическими свойствами (приятным вкусом, запахом ), вызывала аппетит и чувство насыщения, была разнообразной, включала в себя различные продукты растительного и животного происхождения.
Естественно, потребляемая пища не должна содержать вредных химических и биологических примесей, вызывать отравлений и других заболеваний, связанных с пищей, быть безопасной для здоровья (безвредность ).
Соблюдение населением принципов рационального питания служит средством первичной профилактики таких болезней, как подагра, ожирение, атеросклероз, гипертоническая болезнь и их грозные осложнения (инфаркт миокарда, инсульт), диабет, злокачественные новообразования, аллергические заболевания.
Инфаркт миокарда - острая форма ишемической болезни сердца: гибель (некроз) участка сердечной мышцы при прекращении доставки к нему крови. Человек при этом ощущает нестерпимую боль за грудиной.
Инсульт - острое нарушение кровообращения мозга, приводящее к повреждению и отмиранию нервных клеток.
Рациональное питание, также является средством вторичной профилактики обострения хронических болезней сердечно-сосудистой системы, желудка, поджелудочной железы, печени, желчного пузыря, кишечника, почек, мочевого пузыря, обмена веществ, аллергических заболеваний и др.
Энергетические потребности организма человека.
В основу измерения расходуемой энергии организмом человека и энергии потребляемой пищи положена одна и та же единица измерения - джоуль или калория. Это позволило решить важную задачу по установлению соответствия питания человека производимым им энергетическим затратам.
Энергозатраты определяют как сумму нескольких слагаемых величин: нерегулируемые и регулируемые.
Нерегулируемые энергозатраты формируются затратами энергии на основной обмен и специфически динамическое действие пищевых веществ.
Основной обмен – это минимальное количество энергии, необходимое организму для поддержания основных жизненных функций (дыхание, работа сердца, желудочно-кишечного тракта, печени, почек, желез внутренней секреции и др.) и осуществление всех биохимических процессов (обмен веществ в тканях и органах) в состоянии температурного комфорта (20°С), полного физического и психического покоя, натощак.
Величина основного обмена (ВОО) зависит от многих факторов. К ним относят: возраст, пол, массу тела, состояние здоровья (наличие и характер заболеваний), климатические особенности местности и т.п. Наиболее интенсивно основной обмен протекает у детей, постепенно снижаясь примерно к 20 годам. У женщин он ниже, чем у мужчин (на 15%). С возрастом (начиная с 30 лет) его величина постепенно снижается. В холодном климате величина основного обмена выше, чем в жарком. На уровень основного обмена оказывают влияние гормоны (щитовидной железы, половых желез, гипофиза, поджелудочной железы и надпочечников) и нервная система.
Величину основного обмена на практике обычно определяют, пользуясь данными, приведенные в таблицах 4.1 и 4.2.
