Рис. 2. Схема строения органов пищеварения
Пищевод, желудок, кишечник состоят из трех оболочек: внутренней - слизистой, в которой расположены железы, выделяющие слизь, а в ряде органов - и пищеварительные соки; средней - мышечной, обеспечивающей путем сокращения передвижение пищи; наружной - серозной выполняющей роль покровного слоя.
У человека в течение суток выделяется около 7л пищеварительных соков, в состав которых входят: вода, разжижающая пищевую кашицу, слизь, способствующая лучшему передвижению пищи, соли и ферменты- катализаторы биохимических процессов, расщепляющие пищевые вещества на простые составные соединения. В зависимости от действия на те или иные вещества ферменты протеазы, расщепляющие белки (протеины), амилазы, расщепляющие углеводы, и липазы, расщепляющие жиры (липиды). Каждый фермент активен только в определенной среде (кислой, или щелочной, или нейтральной). В результате расщепления из белков получаются аминокислоты, из жиров - глицерин и жирные кислоты, из углеводов в основном - глюкоза. Вода, минеральные соли, витамины, содержащиеся в пище, в процессе пищеварения Не претерпевают изменений (рис. 3).
Рис. 3. Последовательные этапы переваривания и всасывания
Физические изменения пищи - это:
· размельчение
· перемешивание
· образование суспензий
· образование эмульсий
· частичное растворение пищи
Химические изменения пищи связаны с рядом последовательных стадий расщепления белков, жиров и углеводов на все более мелкие соединения. Это происходит под действием пищеварительных гидролитических ферментов.
Пищеварительные ферменты делятся на три основные группы:
· протеазы - расщепляющие белки
· липазы - расщепляющие жиры
· амилазы - расщепляющие углеводы
Ферменты образуются в специальных секреторных клетках пищеварительных желез (железами называют любые группы клеток, способные выделять разные жидкости) и поступают внутрь пищеварительного тракта вместе со слюной, желудочным, поджелудочным и кишечными соками.
Без химической переработки большая часть пищеварительных веществ (Б,Ж,У) не может в сосаться в кровь и использоваться организмом. Вода, минеральные соли, и небольшое число органических соединений пищи поступают в кровь в неизмененном виде.
Рисунок 4. Пищеварение
1.4 Пищевые вещества и их значение
Организм человека состоит из белков (19,6%), жиров (14,7%), углеводов (1%), минеральных веществ (4,9%), воды (58,8%). Он постоянно расходует эти вещества на образование энергии, необходимой для функционирования внутренних органов, поддержания тепла и осуществления всех жизненных процессов, в том числе физической и умственной работы.
Одновременно происходят восстановление и создание клеток и тканей, из которых построен организм человека, восполнение расходуемой энергии за счет веществ, поступающих с пищей. К таким веществам относятся белки, жиры, углеводы, минеральные вещества, витамины, воду и др., их называют пищевыми. Пища, для организма является источником энергии и пластических (строительных) материалов.
Белки -- это главный пластический материал для построения клеток, тканей и органов, образования ферментов, многих гормонов, гемоглобина. Белки участвуют в обмене жиров, углеводов, минеральных веществ и витаминов, образуют антитела, которые защищают, человека от инфекции. При сгорании 1г белков образуется 4ккал энергии.
Белки важнейшая составная часть пищи человека и животных; поставщик необходимых им аминокислот.
В состав белков входят углерод (50-55%), водород (6-7%), кислород (19- 24%), азот (15-19%), а так же фосфор, сера, железо и другие элементы.
При оценке пищевого рациона надо учитывать не только количество белка, но и его биологическую ценность, обусловленную аминокислотным составом, а также перевариваемость белков в пищеварительном тракте.
Жиры это сложные органические соединения, состоящие из глицерина и жирных кислот, в которых содержатся углерод, водород, кислород. Липиды -- подразделяются на нейтральные жиры и жироподобные вещества (лецитин, холестерин). Нейтральные жиры состоят из глицерина и жирных кислот. Жирные кислоты по их химическому строению делят на предельные или насыщенные (т.е. до предела насыщенные водородом), среди которых в пищевых продуктах преобладают пальмитиновая, стеариновая и миристиновая, капроновая, масляная и другие кислоты и непредельные или ненасыщенные.
Насыщенные жирные кислоты обладают невысокими биологическими свойствами, легко синтезируются в организме, отрицательно влияют на жировой обмен, функцию печени, способствуют развитию атеросклероза, так как повышают содержание холестерина в крови. Эти жирные кислоты в большом количестве содержатся в животных жирах (бараньем, говяжьем) и в некоторых растительных маслах (кокосовом), обусловливая их высокую температуру плавления (40-50.С) и сравнительно низкую усвояемость (86-88%).
Углеводы - это обширный класс органических соединений, состоящих из углерода, водорода и кислорода, синтезирующихся в растениях из углекислоты и воды под действием солнечной энергии. В соединении с белками и липидами углеводы образуют сложные высокомолекулярные комплексы, представляющие основу субклеточных структур, а, следовательно, и основу живой материи.
Углеводы, обладая способностью окисляться, служат основным источником энергии, используемой в процессе мышечной деятельности человека. Энергетическая ценность 1г углеводов составляет 4ккал. Они покрывают 58% всей потребности организма в энергии. Кроме того, углеводы входят в состав клеток и тканей, содержатся в крови и в виде гликогена (животного крахмала) в печени. В организме углеводов мало (до 1% массы тела человека). Поэтому для покрытия энергетических затрат они должны поступать с пищей постоянно. В случае недостатка в питании углеводов при больших физических нагрузках происходит образование энергии из запасного жира, а затем и белка организма.
При избытке углеводов в питании жировой запас
пополняется за счет превращения углеводов в жир, что приводит к увеличению массы человека.
Витамины. Их не видно и у них нет вкуса; несмотря на это, мы не можем от них отказаться, так как они являются именно тем, что обеспечивает слаженность процесса нашего обмена веществ и сохранность нашего здоровья. Они необходимые помощники нашего организма и поставщики энергии, обеспечивающие его работу. Каждый нуждается в витаминах и минеральных веществах.
Целебное воздействие этих жизненно необходимых веществ подтверждено многочисленными научными исследованиями. Витамины и минеральные вещества не всесильны, но и без них жизнь невозможно.
Витамины состоят из органических соединений, которые встречаются в продуктах питания и используются организмом для поддержания определенных жизненно важных функций. Они не могут производиться организмом вообще или производятся в недостаточном количестве, поэтому они должны поступать регулярно и в соответствующем количестве вместе с пищей. Для некоторых витаминов достаточно, если они поступают в организм определенной пищеварительной стадии ток называемых провитаминов. Каждый витамин выполняет совершенно определенную функцию в обмене веществ организма и не может быть заменен другими составными частями продуктов питания. Отсутствие всего только одного витамина уже оказывает отрицательное воздействие на весь обмен веществ.
Минеральные, или неорганические, вещества относят к числу незаменимых, они участвуют в жизненно важных процессах, протекающих в организме человека: построении костей, поддержании кислотно-щелочного равновесия, состава крови, нормализации водно-солевого обмена, деятельности нервной системы.
Взрослый человек должен за сутки получить 4000-6000мг натрия, 2500- 5000мг калия, 10-15мг цинка, 5-10мг марганца, 2,2-5мг меди, 0,20-0,25мг хрома, 0,1-0,2мг кобальта, 0,5мг молибдена, 0,5-1мг фтора, 0,1-0,2мг йода.
Для правильного питания важно не только абсолютное количество минеральных веществ, но и оптимальные соотношения их. Например, для полноценного усвоения соотношение в пище кальция и фосфора должно быть в пределах 1:1 -- 1:1,5, а кальция и магния -- 1:0,5. Обычный набор пищевых продуктов, включающий достаточное количество овощей, фруктов, хлеба и молока, удовлетворяет потребности организма человека во всех необходимых ему минеральных веществах.
Дефицит или избыток минеральных солей в питании способствует нарушению обмена веществ и развитию заболеваний.
Вода, не являясь собственно питательным веществом, жизненно необходима как стабилизатор температуры тела, переносчик нутриентов (питательных веществ) и пищеварительных отходов, реагент и реакционная среда в ряде химических превращений, стабилизатор конформации биополимеров и, наконец, как вещество, облегчающее динамическое поведение макромолекул, включая проявление ими каталитических (энзиматических) свойств.
Вода -- важная составляющая пищевых продуктов. Она присутствует в разнообразных растительных и животных продуктах как клеточный и внеклеточный компонент, как диспергирующая среда и растворитель, обусловливая их консистенцию и структуру и влияя на внешний вид, вкус и устойчивость продукта при хранении. Благодаря физическому взаимодействию с белками, полисахаридами, липидами и солями, вода вносит значительный вклад в текстуру пищи.
Вода является важнейшей частью пищевого рациона, она входит в состав всех клеток и тканей организма, служит наилучшим растворителем для многих биолтечение метаболических процессов, участвует в теплорегуляции, растворяет конечные продукты обмена веществ и способствует их выведению почками и другими органами выделения.
Белки, жиры и углеводы, витамины, минеральные вещества и микроэлементы связаны сложными рабочими взаимоотношениями не только между собой, но и со всеми другими питательными веществами. Дефицит одного единственного из этих веществ может нарушить равновесие всей системы. За исключением большей части триацилглицеринов, питательные вещества, поглощенные в кишечном тракте, поступают в печень, которая является основным центром распределения питательных веществ, где сахара, аминокислоты и некоторые липиды подвергаются дальнейшим превращениям и распределяются между разными органами и тканями.
Здоровье души и тела выражается прежде всего в правильном отношении к здоровому питанию. Сознательно организованным, сбалансированным питанием можно улучшить свои физические, психические и умственные способности. Полноценное питание прежде всего включает в себя свежие и натуральные продукты. Желательно, чтобы на 50% это были продукты из цельных зерен, натуральные жиры, свежие фрукты и овощи, а также молочные продукты. Нельзя отказываться от мяса, рыбы и яиц, однако лучше, если их будет в рационе не более 10%. Во время приготовления пищи применяйте щадящие способы обработки продуктов, чтобы по возможности сохранять их пищевую ценность. Избегайте потреблять продукты из белой муки, белый сахар, рафинированные масло и маргарин, а также алкоголь и никотин.
Пищевая промышленность выпускает витаминизированную продукцию: молоко и кефир, обогащенные витамином С, маргарин и детскую муку, обогащенные витаминами А и D, сливочное масло, обогащенное каротином; хлеб, высших сортов муку обогащенные витаминами В1, В2, РР и др.
2.Незаменимые аминокислоты. Аминокислотный скор
Аминокислоты - это класс органических соединений, содержащих одновременно карбоксильные и аминогруппы. Обычно аминокислоты растворимы в воде и нерастворимы в органических растворителя. В нейтральных водных растворах аминокислоты существуют в виде биполярных ионов и ведут себя как амфотерные соединения, т.е. проявляются свойства и кислот, и оснований.
В природе существует свыше 150 аминокислот, но только около 20 важнейших аминокислот служат мономерами для построения белковых молекул. Порядок включения аминокислот в белки определяется генетическим кодом.
2.1 Классификация аминокислот
Каждая аминокислота содержит как минимум одну кислотную и одну основную группы. Аминокислоты отличаются друг от друга химической природой радикала R, представляющего группу атомов в молекуле аминокислоты, связанную с б-углеродным атомом и не участвующую в образовании пептидной связи при синтезе белка. Почти все б-амино- и б-карбоксильные группы участвуют в образовании пептидных связей белковой молекулы, теряя при этом свои специфические для свободных аминокислот кислотно-основные свойства. Поэтому все разнообразие особенностей структуры и функции белковых молекул связано с химической природой и физико-химическими свойствами радикалов аминокислот.
Различают ароматические и алифатические аминокислоты, а также аминокислоты, содержащие серу или гидроксильные группы. Часто классификация основана на природе заряда аминокислоты. Если радикал нейтральный (такие аминокислоты содержат только одну амино- и одну карбоксильную группы), то они называются нейтральными аминокислотами. Если аминокислота содержит избыток амино- или карбоксильных групп, то она называется соответственно основной или кислой аминокислотой.
Современная рациональная классификация аминокислот основана на полярности радикалов (R-групп), способности их к взаимодействию с водой при физиологических значениях рН (близких к рН 7,0). Различают 5 классов аминокислот, содержащих радикалы: 1) неполярные (гидрофобные); 2) полярные (гидрофильные); 3) ароматические (большей частью неполярные); 4) отрицательно заряженные и 5) положительно заряженные: