Текст книги "Технология молочных продуктов лечебно-профилактического питания"

2.5 Минеральные вещества

В рациональном питании минеральные вещества также незаменимы, как и белки, жиры, углеводы, витамины. При недостатке или избытке минеральных веществ в организме человека возникают специфические нарушения, приводящие к заболеваниям.

Минеральные вещества составляют относительно значительную часть человеческого тела (около 3 кг золы). В костях они представлены в виде кристаллов, в мягких тканях – в виде истинного либо коллоидного раствора в соединении главным образом с белками.

Минеральные вещества выполняют пластическую функцию в процессах жизнедеятельности человека, велика их роль в построении костной ткани, где преобладают такие элементы, как фосфор и кальций. Минеральные вещества участвуют в важнейших обменных процессах организма – водно-солевом, кислотно-щелочном, поддерживают осмотическое давление в клетках, влияют на иммунитет, кроветворение, свертываемость крови. Многие ферментативные процессы в организме невозможны без участия тех или иных минеральных веществ. Примерно треть всех ферментов содержит в своем составе металл или активируется металлом.

Минеральные вещества в зависимости от их содержания в организме делятся на макро– и микроэлементы. К макроэлементам относят натрий, калий, кальций, магний, фосфор, хлор, серу. К микроэлементам: железо, медь, марганец, цинк, йод, хром, кобальт, фтор, молибден, никель, стронций, кремний, селен, ванадий. В макроколичествах они стимулируют биохимические процессы, но в больших количествах могут оказывать токсическое действие на организм.

Макроэлементы. Натрий – важный межклеточный и внутриклеточный элемент, участвующий в создании необходимой буферности крови, регуляции кровяного давления, водного обмена. Основное поступление натрия в организм происходит за счет поваренной соли. Натуральные пищевые продукты содержат относительно мало натрия (единицы и десятки мг на 100 г). Суточная потребность в ионах натрия составляет 4 – 6 г, что соответствует примерно 10 г поваренной соли.

Калий – внутриклеточный элемент, регулирующий кислотно-щелочное равновесие крови. Он участвует в передаче нервных импульсов, регулирует деятельность некоторых ферментов. Суточная потребность в калии составляет 2,5 – 5,0 г.

Кальций. До 99 % кальция находится в костях скелета и зубах, около 1 % – в крови, тканях и биологических жидкостях организма.

Однако значение этого элемента не исчерпывается только ролью в правильном формировании костной ткани. Кальций необходим для поддержания нервномышечной возбудимости, он участвует в процессе свертываемости крови, оказывает влияние на проницаемость клеточных оболочек. Суточная потребность в кальции взрослых – 800 мг, детей 1 000 – 1 200 мг.

Фосфор – элемент, входящий в состав липидов, белков, нуклеиновых кислот. Фосфорные соединения играют особо важную роль в деятельности головного мозга, скелетных и сердечных мышц, потовых желез. Неорганический фосфор совместно с кальцием составляет основу костной ткани, является обязательным компонентом реакций, обеспечивающих распад углеводов. Суточная потребность человека в фосфоре составляет 1,2 – 1,5 г.

Магний обладает сосудорасширяющим действием, стимулирует перистальтику кишечника и повышает желчеотделение. Имеются данные о холестерине понижающем влияние этого элемента. Ионы магния принимают участие в углеводном и фосфорном обмене. Важная роль отводится магнию в регуляции деятельности нервной системы. Суточная потребность в магнии – 500 – 600 мг.

Хлор – элемент, участвующий в образовании желудочного сока, формировании плазмы. Он активизирует ряд ферментов, регулирует водный обмен и кислотно-щелочное равновесие организма. Суточная потребность в хлоре 2 – 6 г, которая удовлетворяется за счет поваренной соли.

Сера входит в состав некоторых аминокислот, витаминов и ферментов. Суточная потребность в сере – около 1 г, а по данным отдельных авторов – до 4 – 5 г.

Микроэлементы. Железо – элемент, участвующий в образовании гемоглобина и некоторых ферментов. В гемоглобине крови, обеспечивающем перенос кислорода от легких к тканям и органам, находится до 2/3 всего железа организма. Суточная потребность взрослого человека в железе составляет в среднем 10 – 18 мг. Основные источники железа для организма – мясо, птица, печень животных.

Цинк входит в состав гормона инсулина и целого ряда ферментов, принимающих участие в углеводном обмене, процессах дыхания и размножения. Суточная потребность человека в цинке составляет 10 – 15 мг.

Йод необходим в первую очередь для образования гормонов щитовидной железы. Суточная потребность взрослого человека в йоде – около 0,15 мг.

Фтор принимает участие в образовании костной ткани и зубной эмали. Потребность организма во фторе – 0,5 – 1,0 мг в сутки.

Медь участвует в процессах образования крови, обмене веществ, входит в состав ряда ферментов. Потребность взрослого человека в меди – около 2 мг в сутки.

Марганец входит в состав многих ферментов, играет важную роль в процессах роста, кроветворения, образования костной ткани. Суточная потребность в марганце – 5 – 10 мг.

Кобальт чрезвычайно важен в организме для кроветворения, улучшения обмена веществ. Суточная потребность в кобальте составляет 0,1 – 0,2 мг.

2.6 Органические кислоты, дубильные вещества, пигменты, и фитонциды, азотсодержащие экстрактивные вещества и пуриновые основания

Органические кислоты. Лимонная, молочная, винная, салициловая и ряд других органических кислот, не связанных с какими-либо компонентами пищевых продуктов, не только сообщают плодам, овощам, сквашенному молоку приятный специфический вкус, но вместе с пищевыми волокнами создают своеобразный «здоровый» пейзаж микрофлоры кишечника, т.е. они, сдерживают в кишечнике гнилостные, бродильные процессы и способствуют регулярному его опорожнению. Весь этот сложный процесс называют еще оздоровлением, санацией кишечника, без чего невозможно здоровое долголетие.

Взрослому здоровому человеку необходимо ежедневно получать с пищей 2 г свободных органических кислот.

Отдельное место среди этих компонентов сбалансированного питания занимает тартроновая кислота. В плодах и овощах идентифицирован весьма специфический фактор, способный сдерживать липогенез – превращение углеводов в жиры при избыточном углеводном питании.

Дубильные вещества. Дубильные вещества – сложные органические безазотистые соединения вяжущего, терпкого вкуса (танины), содержащиеся в клеточном соке некоторых плодов.

Многие из дубильных веществ, содержащихся в плодах и овощах, обладают Р-витаминными свойствами. Оказывают противовоспалительное действие на слизистую оболочку кишечника, снижают секреторную функцию желудочно-кишечного тракта.

Пигменты. К пигментам прежде всего относят антоцианы, флавоны и каротиноиды.

Наиболее богаты пигментами продукты растительного происхождения.

Они активно участвуют в окислительно-восстановительных процессах.

Каротиноиды – группа пигментов желтого, оранжевого и красного цвета, которые способны растворяться в жирах. К ним относится каротин моркови и томатов, рубиксантин шиповника, крипоксантин семян желтой кукурузы, капсантин красного перца. Каротиноиды в организме человека не синтезируются, поэтому относятся к незаменимым компонентам пищевого рациона. Биологическое значение их, велико хотя бы потому, что они участвуют в образовании светочувствительных соединений, обеспечивающих сумеречное зрение.

Флавоны содержатся во многих плодах и овощах, но больше всего их в апельсинах, мандаринах, хурме, желтой сливе, брюкве, репе.

Желтые флавоны, как и антоцианы, обладают способностью к обратимому окислению, восстановлению, связыванию анионов органического происхождения.

Фитонциды – сложные органические вещества, вырабатываемые растениями для самозащиты от патогенных микроорганизмов, насекомых, грызунов и животных. Были открыты в середине XX века профессором Б. Токиным. Эти биологически активные вещества обладают мощным антимикробным, антивирусным, антигрибковым, антипротозойным и консервирующим действиями. Они стимулируют в поврежденных тканях процессы регенерации (восстановления клеток), очищение ран от гноя и их заживление.

Из пищевых продуктов фитонцидами более других богаты чеснок, лук хрен, редька, многие пряности и пряная зелень. Весьма богата фитонцидами кожура цитрусовых. Есть они также в плодах и листьях: черной смородины, рябины, эвкалипта.

Азотсодержащие экстрактивные вещества и пуриновые основания – непременная составная часть мышечной ткани. Представлены эти вещества в основном водорастворимыми и солерастворимыми белками креатинином, креатином, кармезином, метилгуанидином, карнитином, а также инозитовой кислотой и свободными аминокислотами. Несколько обособленно в этой же группе веществ находятся пуриновые основания: гипоксантин, гуанидин и ксантин. Регламентируют и лимитируют диетическое питание.

3 Биохимия и физиология питания

3.1 Биохимия пищеварительного акта

Питанием в широком смысле слова обозначается система процессов: добывание пищи; потребление пищи; пищеварение и всасывание. Пищеварение осуществляется в интересах всего организма; в выполнении этой жизненно важной функции участвуют многие органы и системы. Двигательные механизмы обеспечивают перемещение по пищевой цепи; нервная система осуществляя ет распознавание трофических звеньев и управление тактикой действия пищеварительных органов; иммунная система контролирует переработку пищи.

Пищеварительный акт запускается подкорковым мозговым пищевым центром, расположенном в гипоталамусе, который находится в промежуточном мозге и имеет представительство в других областях мозга. Пищевой гипоталамический центр состоит из центра голода и центра сытости. На основе анализа состояния организма, внешней ситуации, сопоставления этой информации с образом трофического статуса и нутритивной тактики пищевой подкорковый центр и кора головного мозга определяют приоритеты.

В регуляции пищевого поведения важную роль играют гормоны, центральные и периферические рецепторы, через которые поступают сигналы, меняющие пищевую активность.

Потребляемая пища и процессы ее ассимиляции в желудочно-кишечном тракте преобразуются в различные информационные потоки, от которых зависит увеличение или снижение пищевой активности.

Пищеварение – продолжительный и непрерывный акт поступления пищи, ее переваривания и всасывания.

Пищеварение делится на полостное и мембранное. Полостное пищеварение осуществляется в полости рта, желудка, тонкого и толстого кишечников. Мембранное пищеварение осуществляется на уровне поверхности мембраны клетки и межклеточного пространства, характерно для тонкого кишечника. Начинается процесс пищеварения с условно рефлекторного сигнала нервной системы, в результате которого приходят в готовность железы внутренней секреции пищеварительного тракта. Еда попадает в рот. Акцепторные точки языка оценивают вкус, реагируют па температуру и консистенцию. Включается в работу жевательный аппарат, пища измельчается, перетирается, перемешивается, смачивается слюной, содержащей муцин и ферменты. Пищевой комок из полости рта попадает в глотку, а далее через пищевод в желудок и кишечник.

Пищеварение акт длительный и непрерывный, который продолжается по мере продвижения пищевого комка до границы тонкого кишечника с толстым.

Процессы переваривания и всасывания продуктов питания состоят из ряда последовательных этапов обработки пищи большим набором различных ферментов, основными из которых являются протеазы, липазы и амилазы, расщепляющие соответственно белки, жиры и углеводы. Они действуют в строго определенных условиях среды (при определенной температуре и рН).

С помощью соков и ферментов желудка, кишечника, поджелудочной железы и печени пища расщепляется до мельчайших частиц, способных через стенки желудка, тонкой и толстой кишки проникать в лимфатические и кровеносные сосуды, поступая затем во внутреннюю среду организма. По воротной вене расщепившиеся частицы белков, жиров, углеводов и других компонентов пищи попадают в печень, где они очищаются, а затем разносятся по всем клеткам и тканям организма и используются в качестве строительного и энергетического материала. В клетках под действием ферментов и кислорода происхо дит дальнейшее расщепление этих субстратов с выделением энергии, необходимой для жизнедеятельности организма.

Обмен веществ – сложный процесс их превращения – представляет собой единство двух противоположных и параллельно протекающих в организме процессов – ассимиляции и диссимиляции.

Ассимиляция или анаболизм объединяет все реакции организма, связанные с синтезом необходимых веществ и их использованием для обеспечения жизнедеятельности, роста и развития.

Диссимиляция или катаболизм включает реакции, связанные с распадом веществ, их окислением и выделением из организма продуктов распада. Так, весьма упрощенно, с большой долей условности представляется сложнейший процесс пищеварения.

3.2 Физиология пищеварения

Пищеварение – сложный процесс, в котором принимают участие органы и отделы пищеварительной системы.

Начинается пищеварение в ротовой полости. При попадании пищи в рот организм реагирует на ее температуру, вкус и консистенцию. Включается в работу жевательный аппарат. В ротовой полости пища в процессе жевания измельчается, смачивается слюной и превращается пищевой комок. Под действием ферментов слюны (амилазы и мальтозы) расщепляются углеводы пищи. Мальтоза расщепляет мальтозу на две молекулы глюкозы. Под действием амилазы крахмал превращается сначала в декстрины, а затем в дисахарид мальтозы.

Разжеванная, смоченная слюной и ставшая более скользкой пища в виде комка перемещается на корень языка, попадает в глотку, затем в пищевод и желудок. Когда пища проходит по пищеводу и растягивает его, рефлекторно раскрывается вход из него в желудок. После перехода пищи в желудок вход в него из пищевода снова закрывается и остается закрытым до нового поступления пищи в пищевод из ротовой полости. Однако при некоторых патологических состояниях вход в желудок во время пищеварения остается не полностью закрытым и кислое содержимое из желудка может попадать в пищевод. Это сопровождается неприятным ощущением, которое называется изжогой. Вход из пищевода в желудок может открываться также при резких сокращениях желудка, брюшных мышц и диафрагмы во время рвоты.

Пищеварение в желудке происходит в течение 4 – 8 ч. Желудок в процессе эволюции возник как орган, «складирующий» пищу и осуществляющий начальные стадии ее переваривания. В желудке происходит полостное пищеварение с помощью собственных ферментов и автолиз – расщепление пищи ферментами, находящимися в ней самой. В желудке происходят химические изменения пищевых веществ под действием желудочного сока. Он представляет собой бесцветную прозрачную жидкость, которая содержит соляную кислоту и потому имеет, кислую реакцию. Концентрация соляной кислоты в желудочном соке человека обычно составляет 0,4 – 0,5 %. Желудочный сок содержит протеазы (пепсин, гастриксин, желатиназа), расщепляющие белки, и липазу, расщепляющую жиры. В процессе переваривания пищи в желудке большую роль играет соляная кислота желудочного сока. Соляная кислота повышает ферментативную активность ферментов, вызывает денатурацию и набухание белков, оказывает бактерицидное действие. В зависимости от объема, характера и консистенции пищевой комок задерживается в желудке на несколько часов. Пища, богатая углеводами, эвакуируется быстрее, чем богатая белками; жирная пища задерживается в желудке на 8 – 10 ч. Содержимое желудка переходит в кишечник, когда его консистенция становится жидкой или полужидкой.

Пищеварение в кишечнике начинается с поступления пищи из желудка в двенадцатиперстную кишку. В двенадцатиперстной кишке пища подвергается действию поджелудочного сока, желчи, а также сока находящихся в слизистой оболочке этой кишки специальных желез (бруннеровых и либеркюновых). Иногда поджелудочный сок называют панкреатическим соком – от латинского «панкреас», что означает «поджелудочная железа». Выделяемый поджелудочной железой сок представляет собой бесцветную прозрачную жидкость с рН 7,8 – 8,4. Поджелудочный сок содержит ферменты, расщепляющие белки и полипептиды: трипсин, химотрипсин, эластазу, карбоксипептидазы и аминопептидазы. Кроме них в поджелудочном соке присутствуют: липаза, расщепляющая жиры; амилаза, заканчивающая полное расщепление крахмала до дисахарида – мальтозы; рибонуклеаза и дезоксирибонуклеаза, расщепляющие соответственно рибонуклеиновые и дезоксирибо-нуклеиновые кислоты. Секреция поджелудочного сока начинается через 2 – 3 мин после приема пищи и продолжается 6 – 14 ч в зависимости от состава пищи. Наиболее длительна она при приеме жирной пищи.

Большая роль в пищеварении принадлежит печени. Клетки печени вырабатывают и секретируют желчь, которая собирается в желчном пузыре, а из него поступает в двенадцатиперстную кишку для участия в процессах пищеварения. Желчь выполняет целый ряд функций: она резко повышает активность липазы; эмульгирует жиры, чем способствует улучшению их взаимодействия с липазой; участвует во всасывании жирных кислот; усиливает моторику (перистальтику) кишечника. Нарушения в образовании желчи или ее поступлении в кишечник влекут за собой сдвиги в процессах переваривания и всасывания жиров. В состав желчи входят специфические органические вещества, которыми являются желчные кислоты и желчный пигмент билирубин. В желчи содержатся также лецитины (фосфатидилхолины), холестерин, жиры, мыла, муцин (слизь) и неорганические соли. Реакция желчи слабощелочная. В сутки у взрослого человека выделяется 500 – 700 мл желчи. Поступление желчи в двенадцатиперстную кишку происходит через 5 – 10 мин после приема пищи.

Вдоль всей внутренней оболочки тонкого кишечника расположены либеркюновые железы, которые вырабатывают и секретируют кишечный сок, дополняющий своим действием переваривание пищевых веществ, начатое в ротовой полости и желудке и продолженное в двенадцатиперстной кишке.

Кишечный сок представляет собой бесцветную жидкость, мутноватую от примеси слизи и эпителиальных клеток. Он имеет щелочную реакцию. Кишечный сок содержит энтерокиназу, которая является ферментом-активатором всех протеолитических ферментов поджелудочного сока. В нем также содержатся ферменты, действующие на углеводы, жиры и полипептиды, образующиеся при расщеплении белков в желудке и двенадцатиперстной кишке.

Наряду с полостным пищеварением в тонком кишечнике происходит пристеночное пищеварение, осуществляемое теми же ферментами, но находящимися на внутренней поверхности тонкой кишки. Этот вид пищеварения также называют контактным или мембранным. Особо важную роль мембранное пищеварение играет в расщеплении дисахаридов до моносахаридов, мелких пептидов – до аминокислот.

В тонком кишечнике происходит всасывание образовавшихся в результате переваривания пищевых веществ. Через множество ворсинок его поверхности продукты расщепления белков и углеводов поступают в кровь, а продукты расщепления жиров – в лимфу. Общая всасывающая поверхность кишечника составляет около 500 квадратных метров благодаря большому количеству особых складок и ворсинок, а также вследствие особой структуры эпителиальных клеток, выстилающих 1 кишечник. Клетки слизистой содержат 4 000 выростов – микроворсинок. Поверхность микроворсинок покрыта гликокаликсом.

Гликокаликс с микроворсинками играет роль пористого катализатора. Значение катализатора состоит в том, что он увеличивает активную поверхность. Кроме того, микроворсинки участвуют в переносе веществ в процессе работы катализатора в тех случаях, когда поры имеют те же размеры, что и молекулы.

Гликокаликс характеризуется высокой гидрофилъностью и придает процессам переноса направленный характер, а также является дополнительным звеном, снижающим поток антигенов и токсинов во внутреннюю среду организма.

Передвижение пищевого комка в тонком кишечнике происходит в результате координированных сокращений поперечных и продольных мышечных волокон, расположенных в стенке кишок.

В толстых кишках в нормальных физиологических условиях также происходит всасывание пищевых веществ, но оно не велико. За сутки в толстых кишках всасывается 0,4 – 0,5 л жидкости, а в тонком кишечнике – 2 – 3 л/ч.

Толстый кишечник является конечной частью пищеварительного тракта человека, но его функции весьма важны. Началом толстой кишки считается слепая кишка, на границе которой с восходящим отделом в толстую кишку впадает тонкая. Заканчивается толстая кишка наружным отверстием заднего прохода. Общая длина толстой кишки у человека составляет около 2 м.

Рассмотрим наиболее важные функции толстой кишки. Всасывательная. В толстом кишечнике преобладают процессы обратного всасывания.

В нем всасываются глюкоза, витамины и аминокислоты, вырабатываемые бактериями кишечной полости.

Эвакуаторная. В толстой кишке накапливаются и удерживаются каловые массы до выведения наружу. Хотя каловые массы продвигаются по толстой кишке медленно), шечное содержимое проходит по тонкой кишке 5 м за 4 – 5 ч; по толстой – 2 м за 12 – 18 ч), но, тем не менее, они нигде не должны задерживаться. Отсутствие стула в течение 24 – 32 ч следует рассматривать как запор, а значит – самоотравление, так как продукты распада выводятся из организма не через толстый кишечник, а всасываются в кровь, а из нее выделяются наружу через легкие, почки, кожу. Обложенный язык, зловонное дыхание, внезапные головные боли, головокружение, апатия, сонливость, тяжесть в нижней части живота, вздутие живота, боли и урчание в животе, снижение аппетита, замкнутость, раздражительность, насильственный, недостаточный стул – это признаки запора.

Выделительная. Толстая кишка обладает способностью выделять в просвет пищеварительные соки с небольшим количеством фермента. Из крови в просвет кишки могут выделяться соли, алкоголь и другие вещества, которые иногда вызывают раздражение слизистой оболочки и развитие болезней, связанных с ней. Таков же механизм раздражающего действия на слизистую оболочку толстой кишки соленой и острой пищи.