Органические вещества

Белки

С белками связаны проявление основных жизненных процессов, обмен веществ, сократимость и раздражительность, способность к росту, размножению, а также мышлению. Известно, если белковые молекулы не синтезируются организмом, то в течение двух месяцев общее количество белков сердечной мышцы снижается примерно в 4 раза. Установлено также, что без достаточного количества белков в пищевом рационе многие витамины и минеральные вещества плохо усваиваются.

Белки – это полимеры, состоящие из аминокислот, соединенных в определенной последовательности пептидной связью. Они – основные и необходимые составные части всех организмов. Различают белки простые (протеины) и сложные (протеиды). Протеины – белки, молекулы которых содержат только белковые компоненты. При полном их гидролизе образуются сложные белки, молекулы которых существенно отличаются от молекул протеинов тем, что помимо собственного компонента содержат низкомолекулярный компонент небелковой системы.

Как уже отмечалось, основным элементом построения протеинов являются аминокислоты. Двенадцать из них могут синтезироваться организмом человека, а восемь – должны обязательно поступать с пищей. Основные поставщики незаменимых для организма аминокислот – белки мяса, рыбы. куриного яйца, молока, бобовых овощей и др. Считается, что белки животного происхождения почти всегда должны составлять примерно 60% всех белков пищевого рациона, поскольку они отличаются не только содержанием, но и лучшим соотношением аминокислот. Белки продуктов животного происхождения способствуют также более полному усвоению растительных белков.

Организм в качестве пластического материала в состоянии использовать 92–100% белков куриного яйца, до 90% белков сквашенного молока, 83% белков свежего молока, 76% белков говядины, 75% белков творога, 66% белков овсяных хлопьев и 52% белков изделий из пшеничной муки.

Вообще в природе нет пищевых белков, которые бы идеально усваивались организмом человека. Ученые считают, что незаменимые аминокислоты типтофан, метионин, лизин в условно идеальном белке должны соотноситься как 1,0:3,5:5,5. Для белков мяса сельскохозяйственных животных это соотношение близко к 1,0:2,5:8,5; для белков пресноводных рыб – 0,9:2,8:10,1; для белков куриного яйца – 1,6:3,3:6,9; для белков молока – 1,5:2,1:7,4. Если пищевую и биологическую ценность теоретически идеального белка принять за 100 единиц, то белки свежего коровьего молока по этой условной шкале наберут 72 балла, белки сои – 67 и белки пшеницы – 57 баллов.

Стремясь усовершенствовать классификацию пищевых белков, некоторые ученые предлагают подразделить их на 4 класса.

1 класс – белки, обладающие алиментарной специфичностью, в частности белки молока и яйца. Хотя по биологической ценности они уступают, например, белкам мяса, рыбы и даже сои, но организм человека способен выправлять аминограмму этих белков за счет имеющегося в его распоряжении фонда незаменимых аминокислот, которых недостает в белках этих продуктов. К белкам с алиментарной специфичностью современная наука о питании относит белки, самой природой предназначенные для выполнения алиментарной функции. Поэтому неслучайно куриное яйцо, кислое и свежее молоко считаются одними из наиболее ценных диетических продуктов.

2 класс – белки говядины, рыбы, сои, рапса и семян хлопка. Эти пищевые белки животного происхождения отличаются наилучшим соотношением незаменимых аминокислот и соответственно наиболее высокой биологической ценностью. Однако эти белки отличаются и так называемым отсутствием феномена компенсации. Иными словами, организм не участвует в выправлении тоже не идеальной аминограммы этих белков за счет фонда собственных незаменимых аминокислот и не обеспечивает снижения их катоболизма.

3 класс – белки с худшим, чем в предыдущих случаях, балансом незаменимых аминокислот; худшей биологической ценностью и еще более низкими величинами фермента компенсации. Это в основном белки зерновых культур.

4 класс – белки в пищевом отношении неполноценные, дефектные, т. е. вовсе не содержащие незаменимых аминокислот, с нулевой биологической ценностью. Такими белками являются белки желатина и, как это не покажется странным, белки гемоглобина.

Полнота расщепления и утилизации белков в значительной степени зависит от характера и длительности термической обработки продукта, в котором они содержатся. Например, при высоких температурах в молоке, твороге разрушается не только лизин, но и малоустойчивая к нагреванию аминокислота – метионин. В результате заметно снижается усвояемость молочного белка – казеина.

Неполноценное белковое питание всегда приводит к тяжелым заболеваниям. А последствия длительного избыточного белкового питания полностью не изучены. Имеются данные, что оно способствует возникновению и развитию атеросклероза, накоплению в организме продуктов распада белков, в частности аммиака и мочевины. Некоторые онкологи считают, что подобные сдвиги в состоянии сил организма могут явиться одним из факторов возникновения злокачественных новообразований.

Жиры

Жиры пищи – это прежде всего источник энергии. При окислении 1 г жиров выделяется 9 ккал, что в два с лишним раза больше, чем при сгорании такого же количества белков и углеводов. Жиры необходимы не только для восполнения энергетических затрат, но образующиеся при их обязательном участии белково-жировые комплексы – липопротеиды – служат строительным материалом для обновления клеточных оболочек и внутриклеточных образований. Жиры также являются непременным участником многих обменных процессов, в том числе обмена холестерина. Жиры организма человека (липиды) могут синтезироваться из продуктов расщепления углеводов и в меньшей степени – белков.

Консистенция жиров и вкус обусловлены неодинаковым соотношением насыщенных и ненасыщенных жирных кислот. Жиры, которые в обычных условиях остаются жидкими, содержат в основном полиненасыщенные кислоты: линолевую, линоленовую, арахидоновую. Жиры животного происхождения значительно богаче насыщенными жирными кислотами: масляной, пальмитиновой и др. Чем больше насыщенных жирных кислот, тем выше температура плавления жира, тем труднее он расщепляется в организме соответствующими пищеварительными ферментами.

Сейчас научно обосновано и медицинской практикой подтверждено: примерно 30% энергетических затрат человека должны восполняться за счет энергии жиров пищевого рациона. Другими словами, оптимальным при рациональных условиях труда и быта для взрослого человека считается потребление в день примерно 90 г жиров, из них около 30 г – жиры растительного происхождения. В чистом виде, или, как это принято говорить, «к столу» рекомендуется подавать 20–25 г сливочного и 15–20 г растительного масла.

Особенно полезные жиры в их естественном сочетании с другими компонентами съедобной части масленичных культур.

Всевозрастающая потребность в жирах растительного происхождения побуждает не только расширять плантации масленичных культур, но и изыскивать другие резервы. Учеными выявлена способность некоторых видов плесневых грибков и дрожжей превращать углеводы древесины, соломы, отходов бумажного производства в пищевой жир. По содержанию высоконенасыщенных жирных кислот и по вкусовым свойствам он оказался близким к маслу, которое получают из кокосового ореха или из бобов какао.

Углеводы

Углеводы – важнейшие компоненты пищевого рациона. Они подразделяются на моносахариды (глюкоза, фруктоза, галактоза), дисахариды (сахароза, мальтоза, лактоза), неперевариваемые полисахариды (крахмал, гликоген) и неперевариваемые полисахариды (пищевые волокна). Моносахариды и дисахариды имеют сладкий вкус, и потому их называют сахарами. Если сладость сахарозы оценить условно в 100 баллов, то по сравнению с ней лактоза получит 16 баллов, мальтоза и галактоза – 32, глюкоза – 81 и фруктоза – 173 балла. Дисахариды и перевариваемые полисахариды расщепляются в организме человека с образованием глюкозы и фруктозы.

Практически здоровым людям с учетом их возраста, характера и интенсивности их труда в сутки необходимо потреблять 300–500 г углеводов. Для спортсменов в дни напряженных тренировок и соревнований суточная норма углеводов может возрастать до 600–700 г, хотя этот компонент питания не считают незаменимым. При больших энергетических затратах суточный рацион должен содержать не менее 50 г моносахаридов и дисахаридов. Иначе в организме усиливаются окислительные процессы с побочным образованием нежелательных для него кетоновых тел. Кроме того, для энергетических нужд начинают расходоваться мышечные и некоторые другие белки организма, а также часть аминокислот, поступивших с пищей.

Избыток углеводов в пищевом рационе, особенно легкоусвояемых, становится причиной повышения нормального уровня глюкозы в крови.

В диетах количество и состав углеводов определяются характером и степенью тяжести заболевания. При истинном (сахарном) диабете глюкоза и сахароза исключаются из рациона питания. В некоторых диетах целесообразно часть сахарозы заменять фруктозой или продуктами, богатыми этим моносахаридом, например натуральным медом, вареньем, фруктами, арбузом. И, наконец, по строгим медицинским показаниям сахарозу приходится заменять специальными сахарозаменителями – ксилитом или сорбитом.

Ферменты

Ферменты (энзимы) – это биологические катализаторы белковой при­роды, которые обладают способностью активизировать различные хи­мические реакции, происходящие в живом организме.

Образуются ферменты в любой живой клетке и могут проявлять ак­тивность. Известно около 1000 ферментов, и каждый из них обладает исключительной специфичностью действия, т. е. катализирует только одну определенную реакцию. Поэтому название их складывается из названий вещества, на которое они действуют, и конечной части слова – «аза». Например, фермент, расщепляющий сахарозу, называют сахаразой, фермент, расщепляющий лактозу – лактазой.

Ничтожной дозы ферментов достаточно для превращения огромного количества вещества из одного состояния в другое. Так, 1,6 г амилазы пищеварительного сока человека за час могут расщепить 175 кг крахмала, а 1 г пепсина желудочного сока – 50 кг яичного белка.

Очень чувствительны ферменты к изменению температуры. Наивыс­шую активность они проявляют при 40–50° С. Поэтому для предупреж­дения порчи продуктов их хранят на холоде или подвергают тепловой обработке.

Активность ферментов зависит от влажности среды, повышение которой приводит к ускорению ферментативных процессов, а это влечет к порче продуктов. Скорость ферментативных процессов зависит также от состояния вещества, на которое действует фермент, и от присутствия в среде других веществ. Так, свернувшийся при тепловой обработке белок мяса расщепляется ферментом быстрее сырого белка, а присутствие в супах пассированной муки замедляет разрушение витамина С под действием ферментов.

При хранении продуктов и кулинарной обработке большую роль играют ферменты. В производстве сыров используют сычужные ферменты, в получении кисломолочных продуктов, квашеных овощей и брожении теста принимают участие ферменты, выделяемые бактериями и дрожжами.

Под действием ферментов окисляются жиры. Прокисание супов, гниение фруктов, брожение компотов и варенья вызывают ферменты, выделяемые попавшими в пищу микробами. Отрицательное действие ферментов можно прекратить путем повышения или понижения температуры воздуха при хранении продуктов.

В настоящее время учеными проводится большая работа по изуче­нию ферментативных процессов и дальнейшему применению их в пище­вой промышленности. Разработаны способы размягчения соединитель­ной ткани мяса с помощью фермента прототерризина, изучаются фер­ментативные процессы, замедляющие очерствение хлеба.

Витамины

Витамины – это низкомолекулярные органические вещества, отсутствие которых в пище нарушает нормальное состояние здоровья человека и вызывает тяжелые заболевания.

В зависимости от способности к растворению их подразделяют на растворимые в воде – С, РР, Р, группы В и растворимые в жирах – А, Д, Е, К.

Витамин С (аскорбиновая кислота) не синтезируется организмом человека и должен поступать с продуктами питания, иначе начинают страдать в первую очередь стенки кровеносных сосудов. Аскорбиновая кислота содержится во многих свежих овощах и плодах, но наиболее богаты ею зелень петрушки и укропа, шиповник, лук, капуста, смородина, помидоры, цитрусовые и картофель.

Значительная часть аскорбиновой кислоты разрушается при неправильной кулинарной обработке овощей. Варить их надо в закрытой посуде, причем закладывают овощи в уже закипевшую подсоленную воду.

Синтезированная порошкообразная аскорбиновая кислота и витамин С естественного происхождения одинаковы по химической структуре. И все же препараты витамина С лучше принимать в смеси с охлажденными компотами, киселями или с вареньем, которое разведено водой.

Витамин В₁(тиамин) содержится во многих продуктах раститель-ного и животного происхождения, но больше всего тиамина в дрожжах, хлебе грубого помола, бобовых овощах, почках, печени, мозге убойных животных, говядине, баранине, яичном желтке. Недостаток витамина В₁ в пищевом рационе проявляется главным образом в тех или иных нарушениях функций мышц и нервной системы. В сутки взрослому здоровому человеку необходимо потреблять от 1,5 до 2,0 мг витамина В₁.

Витамин В₂(рибофлавин). Больше всего содержится его в мясе, печени, молоке, сыре, твороге, курином яйце. Достаточно много рибофлавина в стручках бобовых, в зародыше и оболочках пшеницы, ржи, овса. Недостаточность (гиповитаминоз) приводит к головным болям, снижению аппетита, утомляемости; в более тяжелых случаях она проявляется в нежелательных изменениях коньюктивы глаз, кожи и нервной системы. Суточная потребность взрослого здорового человека в рибофлавине в зависимости от возраста и характера трудовой деятельности определяется в 2,0–2,5 мг.

Витамин В₆(пиридоксин). Гиповитаминоз В6 и авитаминоз В6 – явление довольно редкое. Наступает он при длительном отсутствии в рационе молока и молочных продуктов, особенно у людей, страдающих хроническими заболеваниями желудочно-кишечного тракта. Чаще при гиповитаминозе В6 появляется тошнота, снижается аппетит, повышается возбудимость и возникает такое заболевание кожи, как сухой себорейный дерматит. Основные источники пиридоксина – молоко, творог, сыр, гречневая и овсяная крупы, мясо и субпродукты, куриное яйцо, рыба, хлеб из муки грубого помола. В зависимости от возраста и рода занятий взрослый здоровый человек должен получать в сутки 2,0–3,0 мг пиридоксина.

Витамин В₁₂(цианокобаламин) в организме человека принимает активное участие во многих обменных реакциях. При его недостатке в рационе может развиться сложная форма малокровия – пернициозная анемия. Оптимальная суточная потребность взрослого человека в витамине В₁₂ составляет 0,002 мг, а беременной женщины – 0,003 мг, что вполне компенсируется наличием в рационе молока, творога, сыра, мяса, печени убойного скота и некоторых видов рыбы.

Витамин Р(рутин, цитрин) вместе с абрикосовой кислотой участвует в важнейших для организма человека окислительно-восстановительных процессах. Гиповитаминоз Р – причина крайне нежелательного повышения проницаемости кровеносных сосудов. Естественная потребность в рутине (25 мг) вполне восполняется наличием в пищевом рационе чая, цитрусовых, отвара сушенного шиповника. Много его также в рябине, грецких орехах, черной смородине.

Витамин РР(ниацин). Недостаток этого витамина в пище оказывается причиной заболеваний кожи, желудочно-кишечного тракта и нервной системы. Участвует ниацин, или, как его еще называют, никотиновая кислота, в образовании гемоглобина эритроцитов. Допустимыми источниками ниацина служат хлеб из муки грубого помола, крупы, печень, сердце, почки, мясо убойного скота, бобовые овощи, рыба. Особенно много его в пивных дрожжах и в сушеных белых грибах. Обычно суточный рацион взрослого здорового человека составляет от 15 мг до 25 мг витамина РР.

К этой группе водорастворимых витаминов относятся также витамин Н (биотин), В9 (фолацин или фолиевая кислота), витамин В₁₅ (пангамовая кислота), В3 (пантотеновая и парааминобензойная кислоты). Как правило, потребность в этих витаминах восполняется обычным рациональным питанием.

Не менее важную группу составляют жирорастворимые витамины А (аксерофтол), Д (кальциферол), Е (токоферол) и витамин К.

Витамин А. Недостаток его в пище проявляется нарушением функции органов зрения (вплоть до появления «куриной» слепоты), снижением сопротивляемости организма к инфекционным заболеваниям, ороговением слизистых оболочек ряда органов и кожи. Витамином А наиболее богаты печень трески и убойного скота, желток куриного яйца, сливки, сливочное масло, рыбий жир. Провитамин А – каротин – вещество, из которого организм человека синтезирует витамин А. В довольно больших количествах он содержится в моркови, сладком перце, облепихе, шиповнике, зеленом луке, петрушке, щавеле. Есть провитамин А и в абрикосах, шпинате, салате. В сутки потребность человека в витамине А 1,5–2,5 мг, причем две трети за счет бета-каротина.

Витамин Д способен синтезироваться в коже человека, но при обязательном облучении ее солнцем или ультрафиолетовым (кварцевым) облучателем. Разумеется, поступает витамин и с продуктами питания, но в сравнительно небольших количествах. Больше всего витамина Д в яичном желтке, печени убойного животного и сливочном масле. При нарушении синтеза витамина Д и неправильном питании прежде всего страдает костная ткань, т. к. гипоавитаминоз Д проявляется снижением количества в костной ткани необходимых для нее минеральных веществ. У детей это состояние называется рахитом. У взрослых оно также сопровождается вялостью мускулатуры. Суточная потребность детей в витамине Д от 0,0025 до 0,01 мг. Для взрослого человека потребность в кальцифероле точно не определена, но, по-видимому, не превышает потребности ребенка.

Витамин Е. Авитаминоз витамина Е у человека не описан, а гиповитаминоз проявляется угнетением половых желез, мышечной дистрофией, нарушением целостности эритроцитов. Токоферолами богаты зародыши злаковых культур, в частности пшеницы; зеленые части овощей и ряда дикорастущих растений; подсолнечное масло. Есть они также в других растительных маслах (кроме оливкового), яичном желтке, печени убойного скота, мясе, молоке. Взрослому человеку необходимо получать с пищей 2–6 мг токоферолов.

Витамин К– обязательный и непременный участник механизма свертывания крови. При недостатке его в пище снижается свертываемость крови, что проявляется кровотечениями.

Витамином К богаты белокочанная и цветная капуста, томаты, тыква, свиная печень. Немало его и в моркови, свекле, картофеле, в бобовых веществах, в пшенице и овсе. Сбалансированное питание круглый год восполняет потребность человека в этом витамине, которая составляет 1,8–2,2 мг в сутки.

Витамины в плодах и овощах распределены неравномерно. В кожуре свежих огурцов и плодов цитрусовых их почти в два раза больше, чем в мякоти, а вот мякоть яблок, айвы, груш и картофеля содержит витаминов значительно больше, чем кожица.

Мышцы некоторых видов рыб, шпинат, сырой картофель содержат вещество, которое с полным основанием можно назвать антивитамином В₁. При термической обработке перечисленных продуктов антивитамин В₁ почти полностью инактивируется. А вот в кофе это вещество частично сохраняет свою активность и после кипячения.

Из сырых фасоли, сои, кукурузных зерен выделено вещество, снижающее активность витамина Е. В сыром яичном белке есть мукопротеин, названый авидином. Он способен связывать в прочное соединение витамин К. При варке авидин разрушается, что свидетельствует о большей пользе вареного яйца, чем сырого.

В целом почти все традиционные блюда богаче витаминами, чем их антагонистами.

Пищевые волокна

Особое место в рациональном питании человека отводится неусвояемым углеводам, т. е. структурным полисахаридам растительного происхождения – пищевым волокнам. Этот компонент сбалансированного пищевого рациона представлен не только клетчаткой, целлюлозой, гемицеллюлозой, но также лигнином и пектиновыми веществами.

Терминпектин происходит от греческого «пектос», что означает «свернувшийся». Для кулинаров пектины – это вещества ряда плодов, овощей, которые при кипячении с сахаром приобретает желеобразную консистенцию. Предшественники пектинов – протопектины, которые главным образом сосредоточены в оболочках клеток овощей, плодов и некоторых злаковых культур. Много пектина в яблоках, сливе, черной смородине, моркови, кабачках, фасоли, хрене, капусте.

Целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин несколько меньше, чем пектины, но также гигроскопичны. Набухая в кишечнике, они приобретают способность сорбировать и увлекать вместе с собой избыток холестерина, а также нежелательные для организма другие продукты обмена веществ, в том числе аммиак и желчные пигменты. Это в частности является полезным во всех отношениях снижением количества мочевины в крови.

Другое важное достоинство пищевых волокон заключается в том, что они уменьшают калорийность продуктов. Если, к примеру, энергоемкость 100 г формового ржаного хлеба составляет 214 ккал, то 100 г баклажана – 24 ккал, кабачков – 23, капусты – 27, зеленого лука – 33, моркови – 20, огурцов – 12, перца – 25, редиса – 28, салата – 14, томатов – в среднем 16 ккал. Не обладая высокой энергетической ценностью, большинство овощей из-за обилия в них клетчатки способствует раннему и довольно стойкому чувству насыщения. Это свойство пищевых волокон трудно переоценить в комплексе мер профилактики и терапии алиментарного ожирения.

Суточный рацион взрослого человека должен содержать 25–30 г пищевых волокон. Наиболее полезны из них пектины, лигнин, целлюлоза, гемицеллюлоза пшеничных отрубей, которые при добавлении к еде увеличивают объем содержимого кишечника до 130%.

Пищевые волокна белокочанной капусты уступают им в этом отношении в среднем на 60%, моркови – на 80%.