Біолого-екологічна роль білків, жирів та вуглеводів в харчуванні людини

КУРСОВА РОБОТА

за темою “Біолого-екологічна роль білків, жирів та вуглеводів в харчуванні людини”

Зміст

Вступ

1. Білки

2. Ліпіди

3. Вуглеводи

3.1 Засвоювані вуглеводи

3.2 Незасвоювані вуглеводи

Використана література

Вступ

Організм людини складається з білків (19,6%), жирів (14,7%), вуглеводів (1%), мінеральних речовин (4,9%), води (58,8%). Він постійно витрачає ці речовини на утворення енергії, необхідної для функціонування внутрішніх органів, підтримання тепла і здійснення всіх життєвих процесів, у тому числі фізичної та розумової праці. Щоб організм людини функціонував, його структурні елементи мають безперервно відновлюватися, тобто має здійснюватися обмін речовин. У середньому кожні 60 діб у людини змінюється 50% усіх тканинних білків, а деякі ферменти печінки можуть відновлюватися впродовж годин і навіть хвилин. Можна сказати, що нині кожен із нас хімічно інший, ніж був учора.

Регенерація можлива лише за безперервного потоку харчових речовин і джерел енергії, а також біологічно активних сполук з їжею. Обмін речовин перебуває в тісному зв'язку з енергетичним, адже організм людини постійно потребує енергії, без якої життєдіяльність припиняється. Таким чином, здоров'я людини великою мірою визначається його харчовим статусом.

1. Білки

Це складні органічні сполуки з амінокислот, до складу яких входять карбон; 50-55%), гідроген (6-7%), оксиген (19-24%), нітроген (15-19%), а також можуть входити фосфор, сульфур, ферум та інші елементи.

Білки харчових продуктів неможливо замінити іншими речовинами, і роль їх з організмі людини надзвичайно важлива.

Вони відіграють ключову роль у житті клітини, становлячи матеріальну основу її хімічної діяльності. Функції білків такі:

ü структурна - здатні мимовільно створювати певну, властиву лише цьому білку просторову структуру;

ü регуляторна - є регуляторами і каталізаторами, що прискорюють перебіг біохімічних реакцій у процесі обміну речовин;

ü транспортна - переносять по крові гормони, гемоглобін, ферум, ліпіди та ін.;

ü захисна - синтез антитіл;

ü скорочувальна - м'язи в основному побудовані з білків;

ü енергетична - білки можуть бути джерелом енергії для людини, але вони ніколи не відкладаються про запас - надлишкова кількість білка витрачається для отримання енергії.

Біологічна цінність білків харчових продуктів залежить від співвідношення в них незамінних амінокислот, які не можуть синтезуватися в організмі і мають надходити тільки з їжею.

Незамінних амінокислот десять - лізин, метіонін, триптофан, фенілаланін, лейцин, ізолейцин, треонін, валін, аргінін і гістидин. Особливо дефіцитними є лізин, метіонін і триптофан.

Потреба дорослої людини в лізині становить 3-5 г на добу; нестача його в організмі призводить до порушення росту, кровообігу, зменшення вмісту гемоглобіну в крові.

Метіонін бере участь в обміні жирів і фосфоліпідів, вітамінів В12 і фолієвої кислоти; він є найсильнішим ліпотропним засобом. Добова потреба в ньому - 1 г.

Триптофан сприяє росту, утворенню гемоглобіну, бере участь у процесі відновлення тканин. Потреба в ньому організму становить близько 1 г на добу.

Фенілаланін бере участь у забезпеченні функції щитоподібної і надниркових залоз.

Лейцин, ізолейцин і треонін впливають на процеси росту. За нестачі лейцину зменшується маса тіла, виникають зміни в нирках і щитоподібній залозі.

Нестача валіну призводить до розладу координації рухів.

Гістидин входить до складу гемоглобіну, його недостатність чи надлишок в організмі погіршує умовно-рефлекторну діяльність.

Аргінін бере участь в утворенні сечовини - кінцевого продукту обміну речовин.

Експерти ФАО вважають, що 1 г харчового білка має містити {в ідеальному варіанті) таку кількість незамінних амінокислот, мг:

Ізолейцин 40

Лейцин 70

лізин 55

метіонін і цистин 35

фенілаланін і тирозин  60

триптофан 10

треонін 40

валін 50

Замінні амінокислоти також виконують в організмі різноманітні функції і відіграють не менш важливу роль, ніж незамінні. Так, наприклад, глутамінова кислота є єдиною кислотою, яка підтримує дихання клітин мозку.

Амінокислоти містяться в багатьох продуктах рослинного і тваринного походження.

Однак вміст амінокислот і співвідношення їх у білкових продуктах різні. Для оцінки біологічної цінності харчової продукції її амінокислотний склад порівнюють з амінокислотним складом ідеального білка через визначення амінокислотного хімічного скору.

Один із способів розрахунку амінокислотного скору - розрахунок відношення кількості кожної незамінної кислоти в досліджуваному білку до кількості цієї амінокислоти в ідеальному білку:

де АК - будь-яка незамінна амінокислота.

В ідеальному білку амінокислотний скор кожної незамінної кислоти приймають за 100%. Амінокислотою, що лімітує біологічну цінність, вважається та, зкор якої має найменше значення, тобто саме ця амінокислота визначатиме ступінь використання певного білка в організмі і називатиметься першою лімітуючою амінокислотою.

Не всі харчові продукти повноцінні за амінокислотним складом. Найоптимальнішим є співвідношення незамінних амінокислот у продуктах тваринного походження - молоці, м'ясі, рибі, яйцях.

Рослинні харчові продукти дефіцитні за окремими амінокислотами: білок більшості бобових містить близько 6-80% метіоніну і цистину, білок пшениці -50% лізину порівняно з ідеальним білком (табл. 1).

Відомості про біологічну цінність білків необхідно враховувати під час складання раціонів харчування, взаємно доповнюючи лімітуючі амінокислоти. Найбільшою мірою цього можна досягти, поєднуючи рослинні і тваринні білки.

Вміст білка в деяких харчових продуктах наведено в таблиці 2.

Таблиця 1. Біологічна цінність основних харчових продуктів

Таблиця 2. Вміст білка в основних харчових продуктах

Потрібно зазначити, що рослинні і тваринні білки неоднаковою мірою засвоюються організмом: білки молока і яєць - у середньому на 96%, м'яса і риби - 95%, хліба і хлібобулочних виробів з борошна першого і другого сортів -85%, овочів - 80%.

Потреба організму людини в білку залежить від віку, статі, кліматичних особливостей регіону і характеру трудової діяльності. Оптимальним вважається надходження білка з розрахунку не менш як 1 г на 1 кг маси тіла. Потреба дорослої людини в білках у середньому становить 70-110 г на добу, потреба дітей у білку - 1,5-4 г на 1кг маси.

Білки тваринного і рослинного походження мають бути в співвідношенні 1:1. Проте результати досліджень свідчать, що мінімально достатня потреба в білках може бути знижена вдвічі і більше. Причому розумне зниження білково-енергетичного компонента в харчуванні на тлі достатнього вітамінного і мінерального забезпечення сприяє, за даними багатьох авторів, збільшенню тривалості життя у тварин на 50-100%. Припускають, що під час голодування і використання обмеженого за білком харчування з більшою кількістю натуральних рослинних продуктів відбувається суттєва перебудова обміну речовин у бік економної і повної витрати білка, стимуляція процесів синтезу білка шлунково-кишкового каналу людини бактеріями з азоту та кисню повітря.

Потреба в білках визначається ефективністю обміну й утилізацією білка організмом. Залежність між кількістю білка, що надходить з їжею, і станом організму набагато складніша.

Негативні наслідки недостатнього та надмірного надходження білка в організм людини наведено в таблиці 3.

Таблиця 3. Наслідки недостатності та надлишку білка

2. Ліпіди

Жири належать до групи простих ліпідів і є складними ефірами жирних кислот і триатомного спирту гліцеролу. Джерелом для утворення жиру в організмі людини є жири харчових продуктів тваринного й рослинного походження; крім того, вони можуть синтезуватися в організмі з вуглеводів і меншою мірою - з білків.

Харчові жири всмоктуються в тонкій кишці після попереднього розщеплення на жирні кислоти і гліцерол, із яких потім утворюються специфічні для організму жири. Доведена можливість всмоктування харчових жирів без попереднього розщеплення, в емульгованому стані. Жири з низькою температурою плавлення (рослинні олії, риб'ячий жир та ін.), як і емульговані жири (молочний, вершкове масло та ін.), засвоюються легше, ніж жири з високою температурою плавлення яловичий, баранячий, свинячий та ін.).

Функції ліпідів в організмі, як і білків, різноманітні:

ü енергетична - є основним енергетичним матеріалом для організму Під час згорання 1 г триацилгліцеролів, головного компонента ліпідів, виділяється 38,9 кДж (9 ккал), що вдвічі більше, ніж під час згорання білків чи вуглеводів;

ü резервна - в організмі використовується під час погіршення харчування чи захворювань;

ü структурна - входять до складу клітинних оболонок і внутрішньоклітинних утворень. У нервовій тканині міститься до 25% ліпідів, у клітинних мембранах - до 40%;

ü синтезувальна - є джерелом синтезу стероїдних гормонів, які забезпечують пристосування організму до різних стресових ситуацій;

ü транспортна - ліпопротеїни - сполуки ліпідів із білками є переносниками жиророзчинних вітамінів (A, D, Е і К) в організмі;

ü захисна - є джерелом для синтезу простагландинів, тромбоксанів і групи інших сполук, які захищають організм. Крім того, ліпіди сприяють закріпленню у певному положенні таких внутрішніх органів, як нирки, кишечник, і захищають їх від зміщення під час струсу;

ü терморегулювальна - захищають організм від холоду.

Харчові жири належать до класу ліпідів, що є групою сполук тваринного, рослинного чи мікробного походження. Вони практично нерозчинні у воді і добре розчинні в неполярних органічних розчинниках. Жири, що добуваються з рослинної сировини, називають рослинними жирними оліями, а жири наземних тварин - тваринними жирами. Особливу групу становлять жири морських ссавців і риб.

Найважливіший складник жирів - жирні кислоти (насичені і ненасичені).

Особливе фізіологічне значення мають поліненасичені жирні кислоти (ПНЖК), які входять до структури клітинних мембран та інших структурних елементів клітини. Ненасичені жирні кислоти - лінолева і ліноленова - не синтезуються в організмі людини. Арахідонова кислота може утворюватися в організмі з лінолевої за наявності B₆ і біотину. Ці кислоти необхідні для росту й обміну речовин живих організмів, еластичності їхніх судин. ПНЖК, які становлять велику частину рослинних олій, відіграють також важливу роль у синтезі простагландинів - гормоноподібних речовин, які беруть участь у регуляції багатьох процесів в організмі. За повної відсутності ПНЖК у харчуванні спостерігається припинення росту, некротичні ураження шкіри, зміна проникності капілярів. На відміну від насичених жирних кислот поліненасичені кислоти сприяють видаленню холестеролу з організму - за порушення холестеролового обміну виникає таке поширене захворювання, як атеросклероз.

Відповідно до сучасних уявлень, збалансованим вважають такий жирнокислотний склад триацилгліцеролів:

· поліненасичені жирні кислоти - 10%,

· мононенасичені - 60%,

· насичені - 30%.

Добова потреба людини в лінолевій кислоті становить 4-10 г, що відповідає 20-30 г рослинної олії.

За біохімічною класифікацією лінолева кислота і продукти її перетворення об'єднуються в родину ώ(омега)-6 - за положенням першого подвійного зв'язку в молекулі жирної кислоти, рахуючи від метильного (першого в ланцюзі) атома карбону. Продукти перетворення другої незамінної жирної кислоти - ліноленової - відрізняються від представників жирних кислот родини со-6 тим, що в них перший подвійний зв'язок від метильного атома карбону займає положення 3. Тому ліноленова кислота та її продукти перетворення утворюють родину ώ(омега)-3. Жирні кислоти першої родини в живих організмах не переходять у другу.

На основі сучасних уявлень про фізіологічну роль ПНЖК різних родин у сучасній дієтологи виник самостійний напрям. Практичним наслідком нового напряму стало визнання необхідності нормування і забезпечення постійного надходження з їжею ПНЖК родини ώ(омега)-3. Розглядається необхідність забезпечення від 0,2 до 0,8% енергоцінності раціону за рахунок ліноленової кислоти, тоді як час лінолевої (родина ώ(омега)-6) має бути 4-8%. Отже, потреба в ліноленовій кислоті оцінюється в 1/8-1/10 потреби в лінолевій. Встановлено, що лише один вид із широко застосовуваних рослинних олій - соєва - має співвідношення цих двох кислот, близьке до рекомендованого.

Ліпіди морських риб і безхребетних містять головним чином дві кислоти родини (ώ(омега)-3: ейкозапентаєнову та докозагексаєнову. Такий тип ліпідів отримав назву "морського". Застосування ПНЖК родини ώ(омега)-3 у клініці є ефективним методом профілактики атеросклерозу і його ішемічної стадії. У хворих, які перенесли інфаркт міокарда, підвищення вмісту в їжі лінолевої жирної кислоти у вигляді виготовленого з риб'ячого жиру маргарину впродовж п'яти років знизило смертність від ішемічної хвороби серця на 50%.

Британський фонд харчування визначив ідеальне співвідношення в раціоні харчування людини між ПНЖК родин ώ(омега)-6 і ώ(омега)-3 як 6 : 1, тоді як, за іншими джерелами, це співвідношення має становити 10:1. На цьому співвідношенні базується відома рекомендація істотного збільшення споживання жирної риби.

Фосфоліпіди - основний компонент біомембран клітинних структур; вони відіграють вагому роль у проникності клітинних оболонок і внутрішньоклітинному обміні. Найважливіший із фосфоліпідів - фосфатидилхолін, або лецитин, проявляє ліпотропну дію, перешкоджаючи ожирінню печінки і кращому засвоєнню жирів. Загальна потреба людини у фосфоліпідах - до 5 г на добу.

Холестерол є структурним компонентом усіх клітин і тканин людини. Він бере участь в обміні жовчних кислот, низки гормонів, кальциферолу. Основна його частина утворюється в печінці (70-80%), інша надходить з їжею. Найбільше холесте-ролу міститься в таких продуктах, у %:

- яйця - 0,57;

- вершкове масло - 0,17-0,27;

- печінка - 0,13-0,27;

- риба - до 0,3.

У звичайному харчовому раціоні в середньому міститься близько 500 мг холестеролу. Його надлишок у харчовому раціоні сприяє розвитку атеросклеротичного кардіосклерозу, інфаркту міокарда, інсульту. Нестача холестеролу призводить до посилення процесів пошкодження мембран і погіршення обмінних процесів.

Із ситостеринів, які містяться в жирі рослинних харчових продуктів, найактивнішим вважається ситостерин. Він є антагоністом холестеролу, затримує його всмоктування в кишечнику.

Рекомендований вміст жирів у раціоні людини становить 90-100 г на добу. 1/3 їх потреби мають становити рослинні олії, 2/3 - тваринні.

За даними ВООЗ, нижня межа безпечного споживання жирів становить для дорослих чоловіків і жінок 25-30 г/доб.

Вміст жирів (ліпідів) в основних харчових продуктах наведено в таблиці 4.

Таблиця 4. Вміст жирів у харчових продуктах, г/100 г

Недостатність або надлишок жирів практично однаково небезпечні для організму людини (табл. 5).

Припускають, що існує прямий зв'язок між раком товстого кишечника і споживанням їжі, багатої жирами. Високий вміст жиру в їжі призводить до збільшення концентрації жовчних кислот, які надходять із жовчю в кишечник. Жовчні кислоти і деякі інші складники жовчі, а також продукти розпаду тваринних білків здійснюють на кишкову стінку канцерогенний вплив безпосередньо або під дією кишкової мікрофлори перетворюються на продукти, які мають канцерогенний ефект. Аналогічно цьому за надлишку ПНЖК, які надходять за рахунок рослинних олій або риб'ячих жирів, утворюється багато окиснених продуктів їхнього обміну - вільних радикалів, що отруюють печінку і нирки, які знижують їхній імунітет і також проявляють канцерогенну дію.

Таблиця 5. Наслідки недостатності та надлишку жирів

3. Вуглеводи

Вуглеводи - органічні речовини, які складаються з карбону, гідрогену й оксигену. Вони є основним складником харчового раціону людини, оскільки їх споживають приблизно вчетверо більше, ніж жирів і білків. Функції вуглеводів в організмі досить різноманітні:

ü енергетична - головна функція вуглеводів. Упродовж життя людина в середньому споживає близько 14 т вуглеводів, у тому числі більш як 2,5 т моно-і дисахаридів. За рахунок вуглеводів забезпечується близько 60% добової енергоцінності, тоді як за рахунок білків і жирів, разом узятих, - лише 40%;

ü синтезувальна - вуглеводи необхідні для біосинтезу нуклеїнових кислот, замінних амінокислот як складник структурної частини клітин;

ü пластична - вуглеводи входять до складу гормонів, ферментів і секретів слизових залоз;

ü регуляторна - вуглеводи протидіють нагромадженню кетонових тіл під час окис-нення жирів, регулюють обмін вуглеводів і діяльність центральної нервової системи;

ü захисна - глюкуронова кислота, поєднуючись із деякими токсичними речовинами, утворює розчинні у воді нетоксичні складні ефіри, які легко виводяться з організму.

Середньодобова потреба у вуглеводах становить 350-500 г.

За збільшення фізичного навантаження частка вуглеводів має підвищуватися.

За харчовою цінністю вуглеводи поділяють на засвоювані та незасвоювані.

3.1 Засвоювані вуглеводи

Засвоювані вуглеводи перетравлюються і метаболізуються в організмі людини. До них належать глюкоза, фруктоза, сахароза (цукроза), лактоза, мальтоза, глюканові полісахариди - крохмаль, декстрини і глікоген.

Відомо більш як 200 різних природних моносахаридів (моноцукридів), однак лише деякі з них використовують у харчуванні. Найбільшу харчову цінність мають альдози (глюкоза, галактоза, маноза, ксилоза), а також кетози (фруктоза). Споживання глюкози і фруктози - двох найпоширеніших у природі моноцукридів - досягає 20% загального споживання вуглеводів. З кишечника вуглеводи всмоктуються в кров лише у вигляді глюкози і фруктози. Глюкозу як поживний матеріал в організмі людини використовують винятково нервові клітини, мозкова речовина нирок та еритроцити. Основними джерелами фруктози є такі харчові продукти, як мед (37%), виноград (7,7%), груші та яблука (5-6%), кавуни, малина, аґрус, чорна смородина (близько 4%).

Основні харчові дицукриди в харчуванні людини - сахароза і лактоза.

Цукор, основним компонентом якого є сахароза, виконує в організмі роль енергоносія.

За цукром закріпилася назва "біла смерть". У літературі з дієтології з'явилося поняття "сахаролік". Справа в тому, що цукор є рафінованим продуктом. Це призводить до недоотримання людиною сотні, а можливо, і тисячі різноманітних біологічно активних речовин, які засвоювали наші предки з їжею впродовж мільйонів років. Під час потрапляння в кишечник сахароза швидко розщеплюється до глюкози та фруктози і всмоктується в кров. У крові відчутно підвищується концентрація глюкози. Це своєрідний удар по підшлунковій залозі, якій потрібно постачати організму д