Водний баланс для умовної людини
(у мілілітрах за добу)
| Чоловік | Жінка | |||
| Споживання | Виділення | Споживання | Виділення | |
| Молоко | 1400 із сечею | 1000 із сечею | ||
| Питна вода | ||||
| Інші рідини | 100 з калом | 90 з калом | ||
| Загальне споживання рідини | 850 (непомітні витрати) | 600 (непомітні витрати) | ||
| Вода в їжі | ||||
| Вода, що утворюється | 650 з потом | 420 з потом | ||
| Всього |
Відповідно до потреб в енергії все доросле працездатне населення України залежно від статі диференційовано на 4 групи фізичної активності (групи інтенсивності праці) : І група – зайнята переважно розумовою працею, дуже легка фізична активність (КФА) – 1,4; ІІ група – зайнята легкою працею, легка фізична активність, КФА – 1,6; ІІІ група – зайнята працею середньої важкості, середня фізична активність, КФА – 1,9; ІV група - зайнята фізичною працею, висока фізична активність, КФА – 2,2 для жінок і 2,3 для чоловіків.
КФА – відношення загальних добових енерготрат до енерготрат основного обміну.
Кожна група дорослого населення розділена у свою чергу на 3 вікові категорії: 18-29 років, 30-39 років і 40-59 років.
Залежно від групи інтенсивності праці (фізичної активності) і віку працездатного населення розроблені норми харчування із врахуванням добових енерговитрат.
Обмін речовин в нормі.
У травному тракті (каналі) відбувається процес перетворення поживних речовин – білків, жирів (ліпідів) і вуглеводів. Перетравлення – це гідроліз відповідних сполук у складі продуктів харчування до утворення простих біомолекул, які за рахунок спеціальних механізмів мембранного транспорту всмоктуються у кров.
Біохімічні процеси перетравлення білків та пептидів, що надходять до організму людини з їжею, відбуваються в шлунку й тонкій кишці. Гідроліз цих компонентів відбувається під дією ферментів, які виробляються клітинами слизової оболонки травного каналу і екзокринної частини підшлункової залози.
У шлунку гідроліз білків відбувається за рахунок протеолітичного фермента – пепсину та соляної кислоти, з утворенням великих поліпептидних фрагментів – пептонів, розклад яких завершується в тонкій кишці.
Частково перетравлена напіврідка маса поживних сполук, що утворюється в шлунку (хімус) періодично надходить у дванадцятипалу кишку. В цю ж частину травного каналу надходять із підшлункової залози протеолітичні ферменти та пептидази, які діють на пептиди, що надходять із шлунку. Каталітична дія цих ферментів (трипсину, хімотрипсину, еластази, карбоксипептидази А і Б тощо) відбувається в слаболужному середовищі кишкового соку. Гідроліз білків та пептидів, що надходять із шлунку, проходить у порожнині тонкої кишки, так і на поверхні ентероцитів – пристінкове або мембранне травлення.
Послідовна дія всього набору шлункових, панкреатичних і кишечних пептидгідролаз (група ферментів, що каталізують розщеплення білків і пептидів) забезпечує повне розщеплення білків і пептидів продуктів харчування до амінокислот. З кровоточу слизовою оболонкою кишечника всмоктуються тільки вільні амінокислоти.
Встановлено, що після прийому їжі з високим вмістом білків, 57% амінокислот, що поступають у печінку перетворюються в сечовину, 6% - використовується для синтезу білків плазми, 14% - залишаються у печінці і 23% - покидає її у вигляді вільних амінокислот.
Ці вільні амінокислоти швидко захоплюються перш за все тканинами з високою метаболічною активністю (нирки, підшлункова залоза, слизова кишок). Це пояснюється тим, що інтенсивність оновлення білків у різних тканинах неоднакова. Дуже швидко проходить обмін білків гормонів, ферментів, імуноглобулінів. Епітелій кишок оновлюється кожні 3-4 доби, а колаген (білок кісток, сполучної тканини) актиноміазин оновлюється дуже повільно. Вважають, що в середньому за 3 тижні оновлюється 50 % білків (Т50=21 доба). Синтезуються білки в організмі людини, як з амінокислот, що утворюються за рахунок дисиміляції білків їжі (екзогенних) (Дисиміляція - фізіологічні та біохіміч. процеси в організмі, які призводять до розкладу органічних сполук (з виділенням енергії) та видалення з організму продуктів цих процесів; д. протилежна асиміляції), так і за рахунок дисиміляції власних (ендогенних) білків. В плазмі і тканинах екзогенні та ендогенні амінокислоти разом складають лабільний амінокислотний пул (Фонд вільних амінокислот - амінокислотний пул - формується як за рахунок харчових амінокислот, так і внаслідок розпаду тканинних білків, що є умовою поновлення останніх). Хоча цей пул являє собою тільки 1% суми амінокислот в організмі, але саме він забезпечує механізм переміщення амінокислот між органами та синтез білків із них. І, що найважливіше, саме амінокислоти лабільного пулу в значній мірі впливають (визначають) стан азотного балансу організму. Більше 80% вільного амінокислотного пулу в організмі знаходиться в скелетних м’язах.
Обмін (метаболізм) амінокислот із лабільного пулу може йти двома шляхами:
1.Анаболічним – амінокислоти з’єднуються пептидними зв’язками на рибосомах та утворюють специфічні білки.
2. Катаболічним – різні процеси трансамінування, дезамінування. Вважають, що денний синтез білка в організмі дорослої людини становить 500г. За рахунок реутилізації амінокислот, що утворюються внаслідок обміну білків, синтезується 2/3 – 3/4 власних білків організму. Таким чином, харчовий раціон повинен забезпечити надходження такої кількості, щоб забезпечити синтез 1/3 – 1/4 власних білків.
Науковими дослідженнями встановлено, що для підтримання рівноваги між процесами синтезу та деструкції білків необхідно, щоб з харчовим раціоном надходило на 1 кг маси тіла 0,5 г білків, але при цьому рівні білка у харчовому раціоні, процеси синтезу та деструкції не завжди врівноважені. Коли кількість білка у харчовому раціоні недостатня, то спостерігається від’ємний азотистий баланс, це свідчить про те, що витрата тканинних білків перевищує надходження незамінних амінокислот з білками харчового раціону. Тому на цю мінімальну потребу (0,5г) в білку, роблять відповідні поправки на стрес, на важку працю, на найгіршу засвоюваність, і таким чином безпечний рівень споживання білків становить 1г на 1кг маси тіла.
Безпечний рівень споживання білків залежить не тільки від їх кількості в раціоні харчування, але і від якості. За якістю всі білки поділяються на повноцінні та неповноцінні. Повноцінність білків залежить від їх амінокислотного складу. Відомо біля 80 амінокислот, 20 з них найчастіше зустрічаються у білках продуктів харчування та у тканинних білках. Більшість амінокислот синтезується організмом людини. Деякі амінокислоти не синтезуються і забезпечення ними організму людини відбувається за рахунок реутилізації та надходження з їжею. Ці амінокислоти набули назви незамінних або ессенціальних. До незамінних амінокислот (8) належать лізин, метіонін, триптофан, лейцин, ізолейцин, валін, феніаланін, треонін (додаток 3 В). Для дитячого організму незамінними амінокислотами є також аргінін та гістидин. Останнім часом деякі автори відносять, все-таки аргінін і гістидин до незамінних, тому що без них знижується здатність організму до процесів синтезу.
Білки, що містять усі незамінні амінокислоти в оптимальному співвідношенні належать до повноцінних. Білки, що не містять усіх незамінних амінокислот, або вони погано збалансовані, належать до неповноцінних. До перших належать переважно білки тваринного походження, до других – рослинного.
В організмі людини вуглеводи та їх біологічні комплекси виконують різноманітні і дуже важливі функції. Перш за все вони є основним джерелом енергії, приймають участь у каталітичних реакціях (глюкозо-1,6 – дифосфат, пентози тощо), входять у структуру тканин (м’язи, сполучна тканина, клітинні оболонки), а також є джерелом синтезу резервних вуглеводів (глюкоза-глікоген).
Вуглеводи впливають на повноту утилізації жирів, забезпечують детоксикацію функції печінки, беруть участь у пластичних (синтез нуклеїнових кислот, глюкопротеїдів, амінокислот, мукополісахаридів тощо) і регенераційних процесах. У вигляді різних сполук виконують в організмі важливі фізіологічні функції (гепарин, гіалуронова кислота, гетерополісахариди крові та ін..). Такі вуглеводи, як клітковина, пектинові речовини і харчові волокна, сприятливо впливають на функцію травного каналу, стимулюючи його діяльність.
Вуглеводи поділяються на 2 групи прості і складні. Прості вуглеводи, або моносахариди не підлягають гідролізу і поділяються на тріоди, гексози, гептози тощо. Моносахариди – похідні багатоатомних спиртів. До найпростіших моносахаридів відносяться гліцериновий альдегід і діоксиацетон. Останні мають важливе значення в обміні речовин живої клітини. Відомо більше 50 моносахаридів. В харчуванні людини найбільше значення мають гексози (глюкоза, галактоза, фруктоза, манноза) і пентоза (рибоза, дезоксирибоза).
Складні вуглеводи (глікани) поділяються на олігосахариди (містять у своєму складі два і три мономерних залишки цукрів) – лактоза, сахароза, мальтоза і т.п. і полісахариди (містять декілька тисяч мономерних залишків цукрів) – крохмаль, глікоген, декстрин, інулін і т.п.
Моно- і дисахариди добре розчиняються у воді, швидко засвоюються ,,Властивості їх співставляють із сахарозою, солодкість котрої прийнята за 100% (шкала солодкості за Бістер-Вуду):
Сахароза – 100% Сорбіт – 48%
Фруктоза – 170% Ксиліт – 98%
Глюкоза – 68% Сахарин – 50,000
Галактоза – 35-70% Цикламати – 50,000
Мальтоза – 32,5% Аспартам – 18,000
Лактоза – 15-30%
При окисленні 1г вуглеводів виділяється 4 ккал (16,74 кДж).
Вуглеводні запаси організму, а це глікоген, глюкоза, деякі олігосахариди, дуже обмежені, їх вміст не перевищує 1% маси тіла людини (від 500 до 700-800 г) і при інтенсивній роботі, екстремальних та стресових станах, хворобі тощо, вони швидко виснажуються. Тому вуглеводи повинні поступати в організм щоденно і в достатній кількості. Добова потреба у вуглеводах залежить перш за все від енерготрат організму, а також віку людини і складає в середньому біля 400г і при цьому кількість цукру та інших рафінованих вуглеводів не повинна перевищувати 60-70г.
Вуглеводи їжі починають перетравлюватися уже в ротовій порожнині де їжа змішується зі слиною, в якій містяться ферменти - ά-амілаза і в невеликій кількості мальтоза. В шлунку цей процес припиняється із-за інактивації ά-амілази соляною кислотою. Але найважливіший етап перетравлювання вуглеводів, особливо полісахаридів (крохмалю, глікогену), відбувається під впливом ферментів підшлункової залози та слизової оболонки кишківника.
Слина та сік підшлункової залози містять ά-амілазу, яка гідролізує крохмаль і глікоген до коротких ланцюгів, так званих, декстринів. У слизовій оболонці кишківника містяться три ферменти об’єднані в один комплекс, які гідролізують вуглеводи, ά-глюкоамілаза, яка гідролізує глікоген, крохмаль і мальтозу до глюкози, мальтазо-ізомальтаза – гідролізує мальтозу також до глюкози і мальтозо-сахароза, що здійснює гідроліз мальтози і сахарози до глюкози та (у другому випадку) фруктози. Там же у слизовій кишечника є також і лактаза, що гідролізує лактозу до глюкози і галактози. Моносахариди (галактоза, фруктоза,манноза), що утворилися всмоктуються з кишечника у кров і через воротну вену поступають у печінку, де в її гепатоцитах перетворюються на глюкозу. Це пояснюється тим, що в процесі метаболізму тільки глюкоза стає тією єдиною сполукою із всіх вуглеводів (що можуть циркулювати в крові), яка використовується тканинами організму в якості енергетичного матеріалу. Перетворення глюкози в тканинах починається в процесі її фосфорилювання і закінчується утворенням кінцевих продуктів розпаду і виділення енергії. Перетворення вуглеводів у тканинах організму може відбуватися аеробно і анаеробно.
Всмоктування всіх моносахаридів, в тому числі і глюкози, з кишечника в кров являє собою дуже складний процес і залежить від багатьох факторів, перш за все, нормальної функції кори наднирників і нормального стану слизової кишечника. І тому внутрішньовенне введення глюкози при захворюваннях кишечника виправдане, оскільки при цьому не тільки швидко ліквідується дефіцит вуглеводів у крові та печінці, а завдяки рефлекторній дії глюкози підвищується функція острівцевого апарату підшлункової залози і кори надниркових залоз, що спричиняє нормалізацію обміну вуглеводів.
Глюкоза, що всмокталася у кров, надходить у печінку, де поповнює запаси глікогену, значна частина глюкози (до 65%) з течією крові розноситься до органів і тканин, де використовується для синтезу глікогену та утворення інших речовин (жирів, замінних амінокислот). Як вже сказано вище, значна частина глюкози у тканинах окислюється з вивільненням енергії. На першому місці по споживанню глюкози стоїть центральна нервова система, на другому кишечник, а потім м’язи, нирки та інші органи. У крові здорової людини крім глюкози міститься глікоген, різні олігосахариди і невелика кількість зв’язаних з білками полісахаридів (глюкопротеїди та мукоїди). Ці перетворення вуглеводів в організмі найтісніше пов’язані із циклом трикарбонових кислот (цикл Кребса), який є не тільки головним шляхом окислювального розщеплення різних речовин у тканинах тваринного організму, а й відіграє істотну роль у синтезі вуглеводів, жирів, амінокислот та у їх взаємних перетвореннях.
А у нижніх відділах кишечника під впливом анаеробних мікробів має місце подальше розщеплення залишків вуглеводів, а саме проходить зброджування клітковини, пектинових речовин тощо з утворенням органічних кислот і газоподібних продуктів – метану, вуглекислоти, водню та ін.. Кислоти, що утворюються при бродінні вуглеводів (молочна, масляна, янтарна, оцтова тощо), всмоктуються і використовуються в проміжному обміні.
Жири відіграють важливу роль у харчуванні людини. Перш за все, жири є важливим енергетичним компонентом харчового раціону – 1г жирів дає 37,7 кДж (9ккал) енергії. З харчовим раціоном за рахунок жирів забезпечується біля 25-30% добової енергетичної потреби. Біологічне значення жирів зумовлене тим, що вони є носіями таких життєво необхідних для організму речовин, як поліненасичені жирні кислоти (ПНЖК), жиророзчинні вітаміни (А, Д, Е, К), фосфоліпіди, стерини тощо. У деяких випадках жири є регуляторами водного обміну в організмі.
Достатня кількість жирів у раціоні харчування забезпечує його адекватність, тобто відповідність енерговитратам організму і високу інтенсивність пластичних процесів, зокрема синтез білка.
Жири – органічні речовини, які є сполукою складних ефірів триатомного спирту (гліцерину) і жирних кислот, яких є біля 100. Жирні кислоти поділяються на насичені та ненасичені.
Насичені – всі атоми вуглецевого ряду повністю насичено воднем.
Ненасичені – ряд атомі вуглецю не повністю насичений воднем, у зв’язку з чим у вуглецевому ланцюзі є подвійні зв’язки. Саме це і зумовлює підвищену активність цих сполук; вони характеризуються підвищеною здатністю до реакції окислення та приєднання. З ненасичених жирних кислот, найважливіші поліненасичені жирні кислоти (ПНЖК) або ессенціальні кислоти. Ця група жирних кислот поділяється на омега-3-ПНЖК: ліноленову, докозанпентаєнову і докозангексенову.
Загалом ПНЖК не синтезуються в клітинах людського організму у зв’язку з відсутністю ферментних систем, що необхідні для утворення додаткових подвійних зв’язків і тому є незамінними факторами харчування, а значить повинні поступати з їжею. Виключення складає арахідонова кислота, яка в рослинних продуктах не міститься, а в тваринних її також дуже мало, крім жиру печінки тріски. В організмі арахідонова кислота синтезується з лінолевої за участі вітаміну В6. З’явилися дані, що омега- 6-ПНЖК сприяють виникненню алергічних запальних процесів у клітинах, особливо якщо вони превалюють у раціоні, а омега – 3-ПНЖК, навпаки, мають протизапальні властивості.
ПНЖК виконують різні функції в організмі: беруть участь у синтезі власних жирів організму, забезпечують функції мембран клітин, сприяють перетворенню холестерину у холеві кислоти і виведенню його з організму, нормалізують стан стінок кровоносних судин – підвищують їх еластичність і зменшують проникливість. Тому харчові добавки, які містять омега-3-ПНЖК рекомендується використовувати для профілактики тромбозів у хворих з групи високого ризику. Але, все-таки, найважливішою функцією ПНЖК, в тому числі арахідонової кислоти, є синтез тканинних біологічно активних речовин: простагландинів, простациклінів, тромбоксанів. Арахідонова кислота – попередник цих біологічно активних речовин – утворюється з ессенціальної лінолевої кислоти С18:2 – 2Н + 2С – 2Н →С20:4
Фосфоліпіди - біологічно активні речовини – сполука тригліцеридів із фосфорною кислотою та азотистою основою. Найбільш поширеними і важливими представниками цієї групи є фосфатидилхоліни (лецитин), які складаються з гліцерину, фосфорної кислоти, з’єднаної з холіном ПНЖК. У тваринні лецитини переважно входять пальмітинова, стеаринова, олеїнова, лінолева і в меншій мірі ліноленова та арахідонова кислоти, а у рослин – переважно лінолева і в значно меншій кількості – ліноленова та олеїнова кислоти.
Вже самі по собі компоненти, які входять у склад лецитинів, є біологічно активними, а тому їх присутність у такому складному комплексі посилює дію на організм. Фосфоліпіди є невід’ємною складовою частиною всіх клітин, тканин, крові. Найбільше їх в нервовій тканині, паренхіматозних органах і статевих залозах. Вони входять до скалу клітинних оболонок, впливаючи на їх проникливість. Фосфатидилхолін, лецитин має яскраво виражену ліпотропну дію, сприяє нормалізації рівня холестерину в крові та жовчі, утриманні його у розчиненому стані. Тому лецитин відіграє важливу роль у профілактиці атеросклерозу та жовчнокам’яної хвороби.
Стеарин – гідроароматичні спирти складної будови, існують фітостерини і зоостерини. Фітостерини (β-ситостерин) утворюють в кишках комплекси з холестерином, які не всмоктуються, внаслідок чого зменшується холестиренемія. Найвідоміший представник зоостеринів – холестерин (холестерол), який є не тільки аліментарним фактором ризику атеросклерозу, але й виконує в організмі важливі біологічні функції: утримання вологи і дифузії; ключовий продукт у синтезі сполук стероїдної природи (жовчних кислот, гормонів кори наднирникових залоз, статевих гормонів, вітаміну Д3-холекальциферолу).
Жири як сполуки нерозчинні у воді, можуть зазнавати дії травних соків лише в емульгованому стані. У шлунку жири практично не зазнають дії шлункової ліпази, оскільки немає умов для емульгування жиру; тут перетравлюється тільки жир молока, який знаходиться у вигляді найтоншої емульсії. Тому перетравлювання жирів у шлунку має велике значення для немовлят.
Найбільше значення для розщеплення жирів має панкреатична ліпаза, яка розкладає жир на гліцерин та вільні жирні кислоти. Цей процес проходить за участі жовчних кислот, які активують панкреатичну ліпазу і сприяють емульгуванню жиру.
Після цього, гліцерин як розчинна у воді сполука легко всмоктується епітелієм тонкого кишечника. Жирні кислоти (нерозчинні у воді сполуки) утворюють з жовчними кислотами розчинні у воді комплекси (холеїнової кислоти), які потім всмоктуються.
Таким чином, надходження у кишечник жовчі є необхідною умовою для перетравлювання і всмоктування жирів.
За деякими даними, нейтральні жири можуть частково всмоктуватися в кров і лімфу у вигляді тонкої емульсії, але і то лише при наявності жовчних кислот, які сприяють утворенню цієї емульсії.
Все ж основна маса жирів всмоктується у вигляді продуктів розщеплення – гліцерину та жирних кислот. В епітелії тонкого кишечника безперервно відбуваються біохімічні процеси ресинтезу нейтральних жирів з жирних кислот, що всмокталися з кишечника, і гліцерину, які током крові розносяться по організму. В крові людини міститься значна кількість нейтральних жирів, вільних жирних кислот, їх солей, стеридів і стеринів, фосфоліпідів та ін.. Їх склад у крові змінюється залежно від віку, харчового раціону, маси тіла та ряду патологічних станів.
На відміну від вуглеводів і тим більше білків, жири відкладаються у великих кількостях у депо (підшкірна основа, сальник) і створюють в організмі великі запаси енергії. Нормальної конституції доросла людина має у своєму організмі 9-12 кг жиру, що відповідає 251000 – 370000 кДж (60000 – 90000 ккал). Ця енергія витрачається у всіх випадках недостатнього харчування.
Середня добова потреба дорослої людини у жирах складає 80 – 100 г, у тому числі олії – 25 – 30г, ПНЖК – 3-6г і фосфоліпідів – 5г.
Важливу роль у забезпеченні нормальної життєдіяльності людського організму відіграють вітаміни та мінеральні речовини. За сучасними уявленнями, вітаміни є низькомолекулярні органічні сполуки, необхідні для здійснення механізмів ферментативного каталізу, нормального обміну речовин, підтримання гомеостазу, біохімічного забезпечення усіх життєвих функцій організму. Добова потреба у вітамінах, клінічні ознаки і деякі лабораторні дані при основних видах вітамінної недостатності представлені в додатку В (3).
Мінеральні елементи входять до складу усіх рідин і тканин. Вони необхідні для нормальної діяльності м’язової, серцево-судинної, нервової та інших систем організму, беруть участь у синтезі життєво важливих сполук, обмінних процесах (білковому, жировому, вуглеводному, вітамінному, водному), кровотворенні, травленні, нейтралізації шкідливих для організму продуктів обміну. Особливо велика роль мінеральних елементів, як пластичного матеріалу для побудови кісткового матеріалу. Клінічні ознаки та деякі лабораторні дослідження при основних видах недостатності мікро- та макроелементів наведені у додатку Д (4).