Пищеварение и теория питания

Питание - средство поддержания жизни, роста и развития, здоровья и высокой работоспособности человека. Продукты, входящие в рацион питания, должны содержать вещества, необходимые для получения энергии, обмена веществ, построения тканей человеческого организма. Важно также равновесие между энергетическими затратами организма и энергией, поступающей в него в виде пищи. Суточный расход энергии у людей различен и зависит от их деятельности, возраста, пола, массы и других факторов. У взрослого человека он составляет 2506-6014 ккал (10475-25140 кДж) при средней норме около 3007 ккал (12570 кДж).

Известно, что при окислении в организме энергетическая ценность 1 г белка составляет 4,0 ккал (16,7 кДж), 1 г жира - 9,0 ккал (37,7 кДж), 1 г углеводов - 3,75 ккал (15,7 кДж). Для ускоренного расчета энергетической ценности в продукте определяют сухой остаток и липиды (жиры). Затем величину, полученную вычитанием из сухого остатка жира и представляющую в первом и довольно грубом приближении сумму белков и углеводов, умножают на энергетический коэффициент 4, а величину жира - на 9. Полученные результаты суммируют и получают приближенное значение калорийности продукта.

Таким образом, зная химический состав пищи (т.е. содержание в ней белков, жиров и углеводов), можно легко подсчитать калорийность, как отдельных продуктов, так и пищевого рациона в целом и сопоставить его с расходом энергии человеком, при этом в оценке степени сба­лансированности питания необходимо учитывать весь перечень незаменимых факторов питания. Для нормального питания человек должен получать с пищей более 40 незаменимых веществ. К ним, в частности, относятся 10 аминокислот, 13 витаминов, 20 или более неорганических соединений (обычно в виде растворимых солей) и одна или несколько полиненасыщенных жирных кислот. К этим веществам следует доба­вить клетчатку, состоящую в основном из целлюлозы и других неперевариваемых полимеров клеточных стенок растений, которая хотя и не участвует в метаболизме, но необходима для нормальной перистальтики кишечника.

Если питание не сбалансировано, то может нарушиться использование его составляющих, даже если они присутствуют в достаточном количестве. Так, в случае недостаточного содержания жиров не могут усваиваться и жирорастворимые витамины. Аминокислоты, находящиеся в избытке, могут замедлять биологически важные ферментативные превращения аминокислот, имеющих сходное химическое строение. Недостаточное содержание хотя бы одной незаменимой аминокислоты обусловливает резкое снижение потребления прочих аминокислот. Использование организмом аминокислот пищи зависит и от их соотношения между собой.

Пища используется для постоянного обновления организма и обеспечения нормальных жизненных процессов. При установлении норм в рационе питания нельзя ограничиться оценкой пищи только по калорийности. Вторым важным показателем пищевой ценности продуктов, в том числе и мяса, является биологическая ценность, т.е. доступность к усвоению.

Усвояемость продукта, или, иначе говоря, степень использования компонентов пищи организмом человека, зависит от многих факторов, в том числе от химической природы и состояния веществ, входящих в продукт, от соотношения усвояемых, трудно усвояемых и неусвояемых веществ. Организм использует не все, что в него поступает, а только то, что после переваривания в пищеварительном тракте всасывается через стенки кишечника и попадает в кровь. Великий русский физиолог И.П. Павлов четко выразил мысль об исключительной важности позна­ния законов усвоения пищи: «Пища, которая попадает в организм и здесь изменяется, распадается, вступает в новые комбинации и вновь распадается, олицетворяет собою жизненный процесс во всем его объеме вплоть до высочайших проявлений человеческой натуры. Такое знание судьбы пищи в организме должно составить предмет идеальной физиологии будущего».

Обмен веществ в организме для энергетических и пластических целей условно можно подразделить на внешний обмен, который включает поступление питательных веществ в организм и выведение конечных продуктов распада, и внутренний, или промежуточный обмен, характеризующий различные превращения питательных веществ в клетках организма. Последний этап обмена веществ в организме заканчивается образованием конечных продуктов обмена и выведением их из организма во внешнюю среду через почки, легкие, кишечник и кожу.

Питание включает последовательные процессы поступления, переваривания, всасывания и усвоения в организме пищевых веществ, необходимых для покрытия его энергозатрат, построения и возобновления клеток и тканей тела и регуляции функций организма.

Современные представления о качественных и количественных потребностях человека в пищевых веществах получили отражение в теории адекватного питания, согласно которой питание должно соответствовать как характеру обмена веществ организма, так и сформированным в ходе эволюции особенностям переработки пищи в желудочно-кишечном тракте. Академиком A.M. Уголевым сформулированы основные положения теории адекватного питания:

пища ассимилируется как поглощающим ее организмом, так и населяющими его бактериями-симбионтами;

объединенная их система должна рассматриваться как надорганизм;

взаимоотношения организма-хозяина и его симбионтов формируют внутреннюю микроэкологию, или эндоэкологию;

приток нутриентов складывается не только за счет извлечения их из поглощаемой пищи, но и благодаря метаболической деятельности хозяина и особенно бактерий-симбионтов, синтезирующих дополнительные питательные вещества, в том числе и незаменимые;

нормальное питание обусловлено не одним потоком нутриентов, а несколькими потоками питательных и регуляторных веществ;

существенными физиологически важными компонентами пищи являются не только нутриенты, но и так называемые балластные вещества.

При этом следует подчеркнуть, что энергетический и материальный балансы необходимы не только с точки зрения классической, но и новой концепции адекватного питания. Достоинство новой теории за­ключается в том, что она не отвергает прежних достижений науки о питании, а, наоборот, базируется на них, объясняет внутренние механизмы пищеварения, значительно расширяя и углубляя их. Общепринятая до сих пор теория сбалансированного питания вошла составной частью в концепцию адекватного питания.

Вместе с тем в отличие от прежних представлений теория адекватного питания научно обосновала положение о том, что в ходе пищеварения и метаболизма замена каждой теряемой молекулы на новую происходит эволюционно адекватным путем, т.е. с использованием тех физиологических процессов и механизмов, которые обеспечивают образование конечных элементов.

Основу новой теории составляют фундаментальные положения о том, что питание должно соответствовать как характеру обмена веществ в организме, так и сформированным в ходе эволюции человека особенностям переработки пищи в желудочно-кишечном тракте. Вывод о необходимости соответствия структуры рациона питания естественному процессу освоения пищи был сделан, прежде всего, благодаря открытию мембранного пищеварения. Новая теория питания утвержда­ет, что все вещества, а не только нутриенты, как считалось раньше, являются существенными и физиологически необходимыми. Благодаря их наличию в «рабочем» состоянии поддерживаются ферментная, бактериальная, иммунная и другие системы желудочно-кишечного тракта. В организме обмен различных веществ теснейшим образом связан между собой и представляют единый процесс, происходящий в сложной системе пищеварения.

Пищеварение представляет собой очень сложный процесс, при котором пища в пищеварительном тракте подвергается физическим и химическим изменениям, способствующим всасыванию пищевых веществ кровью. Физические изменения пищи, как уже указывалось, заключаются в размельчении, перемешивании, образовании суспензий и эмульсий и в ее частичном растворении. Химические превращения свя­заны с последовательными стадиями расщепления белков, жиров и углеводов под действием пищеварительных гидролитических ферментов (протеаз, липаз, карбоксигидролаз или амилаз) на более мелкие соединения, поступающие в кровь. Вода, минеральные соли, и некоторые органические соединения пищи поступают в кровь в неизменном виде.

Пищеварительный тракт обеспечивает механическую переработку пищи, передвижение ее, всасывание пищевых веществ и выбрасывание непереваренных остатков в виде кала. Переработка пищи начинается в ротовой полости. В течение 15-18 с. пища измельчается в процессе жевания, смачивается слюной, обладающей нейтральной реакцией, тщательно пережевывается и перемещается со слюной, содержащей ферменты, расщепляющие углеводы до глюкозы. Под действием амилазы (птиалина) происходит частичное превращение крахмала сначала в декстрины, а затем в дисахарид мальтозу, расщепляемый мальтазой на две молекулы глюкозы. Из-за короткого пребывания пищи во рту происходит неполное расщепление крахмала до глюкозы.

Прожеванная, смоченная слюной и ставшая более скользкой пища в виде комка перемещается в пищевод и желудок. Пищеварение в желудке происходит в течение нескольких часов (6-8 ч) под действием желудочного сока, имеющего благодаря наличию соляной кислоты кислую реакцию и содержащего протеазы и липазу. Протеазы желудочного сока (пепсин, гастриксин и желатиназа) расщепляют белки мышечной и соединительной тканей до полипептидов различной сте­пени сложности, а липаза — жиры пищи (частично на глицерин и жир­ные кислоты). Однако у взрослых людей желудочная липаза не имеет существенного значения в пищеварении, так как она действует только на эмульгированные жиры. В желудке продолжается также частичное расщепление крахмала, начавшееся в ротовой полости, до тех пор, пока содержащаяся в желудочном соке соляная кислота не прекращает действие ферментов слюны - птиалина и мальтазы. Крахмал расщепляется в основном ферментами поджелудочной железы. Содержимое желудка переходит в кишечник, когда его консистенция становится жидкой и полужидкой.

В двенадцатиперстной кишке пища подвергается действию поджелудочного (панкреатического) сока, желчи, а также сока бруннеровых и либеркюновых желез, находящихся в слизистой оболочке этой кишки. В двенадцатиперстной кишке под влиянием щелочного подже­лудочного сока прекращается действие пепсина.

Поджелудочный сок (рН 7,8 - 8,4), очень богатый пищеварительными ферментами, расщепляет белки и полипептиды (трипсин, химотрипсин, эластаза, карбоксипептидазы и аминопептидазы), жиры (липа­за), крахмал (амилаза, заканчивает полный распад крахмала до дисахарида мальтозы), рибонуклеиновые и дезоксирибонуклеиновые кислоты (рибонуклеаза и дезоксирибонуклеаза).

Трипсин, химотрипсин и эластаза, максимально активные в слабощелочной среде, расщепляют белки и полипептиды до низкомолекулярных пептидов. Под действием липазы поджелудочного сока эмульгированные желчными кислотами жиры разделяются на глицерин и жирные кислоты. Стимулятором действия липазы является желчь, по­ступающая в двенадцатиперстную кишку из желчного пузыря через желчный проток. Жирные водонерастворимые кислоты образуют с желчными кислотами растворимые в воде комплексы, которые всасываются в клетки слизистой кишечника. Секреция поджелудочного сока начинается через 2-3 мин после приема пищи и продолжается 6-14 ч.

Кишечный сок содержит фермент энтерокиназу, являющуюся активатором протеолитических ферментов поджелудочного сока. В кишечном соке имеются и ферменты, действующие на углеводы, жиры и полипептиды, образующиеся при расщеплении белков в желудке и двенадцатиперстной кишке. Расщепление последних осуществляется смесью пептидаз, в которую входят аминопептидазы, карбоксипептида-зы и др. В кишечном соке обнаруживаются также слабоактивные липаза и амилаза. В нем присутствуют высокоактивные ферменты, преобразующие различные дисахариды: инвертаза (сахараза), расщепляющая сахарозу; мальтаза, расщепляющая образовавшую из крахмала мальто­зу; лактаза, расщепляющая лактозу (молочный сахар). В результате об­разуются моносахариды, которые после всасывания в кишечнике по­ступают в кровоток и попадают в печень.

Гидролиз полипептидов под действием трипсина, химотрипсина, эластазы и карбоксипептидаз происходит в полости тонкого кишечника.

Кроме полостного пищеварения, большое значение имеет пристеночное (контактное, мембранное) пищеварение, осуществляемое теми же ферментами, но находящимися на внутренней поверхности тонких кишок. Особенно большую роль играет оно в расщеплении дисахаридов до моносахаридов и мелких пептидов до аминокислот. В клетках слизистой кишечника под действием соответствующих пепти­даз происходит расщепление пептидов до аминокислот, поступающих затем с кровью воротной вены в печень.

После сложных процессов переваривания пищи происходит вса­сывание в лимфу и кровь низкомолекулярных соединений, полученных при расщеплении белков (аминокислот), углеводов (моносахариды, глюкоза, фруктоза, галактоза и др.), жиров (глицерин и жирные кислоты) и некоторых других.

В нормальных физиологических условиях в толстых кишках также происходит всасывание пищевых веществ, но оно невелико. Сравнительно недавно было доказано, что микрофлора толстого кишечника снабжает организм человека определенным количеством энергии в ви­де выделяемых в полость кишечника и всасываемых в кровь так называемых летучих жирных кислот: уксусной, пропионовой и масляной. За счет микрофлоры толстого кишечника организм человека удовлетворяет 6-9% потребности в энергии. Эта энергия образуется в основном за счет пищевых волокон, которые не расщепляются пищеварительными ферментами, но используются микрофлорой.

Учитывая эти особенности пищеварения человека, и сопоставляя их с пищевой ценностью различных продуктов питания, возможно, разработать такой рацион, который будет наиболее адекватен потребностям организма человека.

Таким образом, теория адекватного питания не только чрезвычайно важна с точки зрения фундаментальной науки, но и имеет большое прикладное значение, в том числе и для развития производства полноценных мясных продуктов, высокая пищевая ценность которых определяется хорошей переваримостью ферментами желудочно-кишечного тракта, содержанием незаменимых аминокислот и оптимальным для организма человека их соотношением, а также их усвояемостью и полезностью.