Физиологическая роль липидов в организме человека
Жиры (липиды), поступающие с пищей, являются концентрированным источником энергии (1 г жира при окислении в организме дает 9 ккал). Жиры растительного и животного происхождения имеют различный состав жирных кислот, определяющий их физические свойства и физиолого-биохимические эффекты. Жирные кислоты подразделяются на два основных класса - насыщенные и ненасыщенные.
Физиологическая потребность в жирах - от 70 до 154 г/сутки для мужчин и от 60 до 102 г/сутки для женщин.
Физиологическая потребность в жирах - для детей до года 6 - 6,5 г/кг массы тела, для детей старше года - от 40 до 97 г/сутки.
Жиры относятся к основным пищевым веществам и являются обязательным компонентом в сбалансированном питании.
Физиологическое значение жира весьма многообразно. Согласно современным представлениям пищевые жиры являются не только концентрированной формой энергии, превосходящей энергию всех других пищевых веществ (при окислении в организме 1 г жира выделяется 37,66 кДж или 9 ккал), но и носителем незаменимых физиологических и биологических факторов. Они являются составными частями клетки, играющими важную роль в построении ее мембран; растворителями витаминов А и Д, способствующими их усвоению; влияют на интенсивность метаболизма белков и углеводов. С жирами в организм поступает ряд биологически ценных веществ: полиненасыщенные жирные кислоты, фосфатиды, стерины, жирорастворимые витамины и другие вещества, обладающие биологической активностью .
Имеются данные о том, что липиды участвуют в передаче импульсов в синаптических нервных узлах, несут в себе генетическую информацию, участвуют в связывании ферментов с внутриклеточными структурами, а также во взаимодействии ферментов и субстрата на мембранах.
Жир улучшает вкусовые свойства пищи, а также повышает ее питательность. Недостаточное поступление жира может привести к ряду нарушений со стороны центральной нервной системы, ослаблению иммунобиологических механизмов, к другим негативным изменениям. Вместе с тем, избыточное потребление жиров нежелательно, оно приводит к ожирению, сердечно-сосудистым и другим заболеваниям. Установлена связь избыточного потребления жира, особенно животного происхождения, с развитием атеросклероза.
Биологическая, физиологическая и пищевая эффективность липидов определяется, с одной стороны структурными характеристиками жирных кислот, с другой - их соотношением между собой и содержанием в жирах липокомпонентов.
Насыщенные жирные кислоты
Насыщенность жира определяется количеством атомов водорода, которое содержит каждая жирная кислота. Жирные кислоты со средней длиной цепи (C8-C14) способны усваиваться в пищеварительном тракте без участия желчных кислот и панкреатической липазы, не депонируются в печени и подвергаются бета-окислению. Животные жиры могут содержать насыщенные жирные кислоты с длиной цепи до двадцати и более атомов углерода, они имеют твердую консистенцию и высокую температуру плавления. К таким животным жирам относятся бараний, говяжий, свиной и ряд других. Высокое потребление насыщенных жирных кислот является важнейшим фактором риска развития диабета, ожирения, сердечно-сосудистых и других заболеваний.
Потребление насыщенных жирных кислот для взрослых и детей должно составлять не более 10% от калорийности суточного рациона.
Высокое содержание животных жиров в рационе питания нежелательно, поскольку в них содержится большое количество насыщенных жирных кислот, при избытке которых нарушается обмен липидов, повышается уровень холестерина в крови, увеличивается риск развития атеросклероза, ожирения, желчно-каменной болезни.
Мононенасыщенные жирные кислоты
К мононенасыщенным жирным кислотам относятся миристолеиновая и пальмитолеиновая кислоты (жиры рыб и морских млекопитающих), олеиновая (оливковое, сафлоровое, кунжутное, рапсовое масла). Мононенасыщенные жирные кислоты помимо их поступления с пищей в организме синтезируются из насыщенных жирных кислот и частично из углеводов.
Физиологическая потребность в мононенасыщенных жирных кислотах для взрослых должно составлять 10% от калорийности суточного рациона.
Полиненасыщенные жирные кислоты
Жирные кислоты с двумя и более двойными связями между углеродными атомами называются полиненасыщенными (ПНЖК). Особое значение для организма человека имеют такие ПНЖК как линолевая, линоленовая, являющиеся структурными элементами клеточных мембран и обеспечивающие нормальное развитие и адаптацию организма человека к неблагоприятным факторам окружающей среды. ПНЖК являются предшественниками образующихся из них биорегуляторов - эйкозаноидов.
Физиологическая потребность в ПНЖК - для взрослых 6 - 10% от калорийности суточного рациона.
Физиологическая потребность в ПНЖК - для детей 5 - 14% от калорийности суточного рациона.
Особая роль в составе жира принадлежит эссенциальным полиненасыщенным жирным кислотам – линолевой С18:2, линоленовой С18:3 и арахидоновой С20:4. Эти жирные кислоты, как и некоторые аминокислоты белков, относятся к незаменимым, не синтезируемым в организме компонентам, потребность в которых может быть удовлетворена только за счет пищи. Арахидоновая кислота синтезируется из линолевой при участии пиридоксина (витамина В6), а также токоферолов. При этом необходимо иметь в виду, что токоферол не только содействует превращению линолевой кислоты в арахидоновую, но и активизирует её. Эти высоконепредельные полиненасыщенные жирные кислоты по своим биологическим свойствам относятся к жизненно необходимым веществам, в связи с чем некоторыми исследователями они рассматриваются как комплекс витамина F. Более 70 лет назад была показана необходимость этих важнейших компонентов липидов для нормального развития и функционирования организма человека.
Наиболее важным биологическим свойством полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) является их участие в качестве структурных элементов в таких высокоактивных в биологическом отношении комплексах, как фосфатиды, липопротеиды и др.
По мнению ученых Института питания РАМН коэффициент эффективности метаболизации можно использовать для оценки адекватности жирового компонента рациона питания.
ПНЖК – необходимый элемент в образовании миелиновых оболочек и соединительной ткани. Из арахидоновой кислоты в организме синтезируются простогландины – сложные гормоноподобные органические соединения, которые участвуют в регулировании обмена веществ в клетках, кровяного давления, агрегации тромбоцитов, а также оказывают сильное воздействие на гладкую мускулатуру и жизненно важные секреторные функции. Установлена связь ПНЖК с обменом холестерина, выражающаяся в способности повышать выведение холестерина из организма путем перевода его в лабильные, легко растворимые формы, тем самым, предупреждая и ослабляя атеросклероз. Считают, что при отсутствии или недостатке ПНЖК, холестерин образует с насыщенными кислотами сложные эфиры, трудно окисляющиеся при обмене веществ, которые вследствие химической стойкости накапливаются в крови и откладываются на стенках артерий. Эссенциальные же кислоты при их достаточном количестве образуют с холестерином сложные эфиры, которые при обмене веществ окисляются до низкомолекулярных веществ и легко выводятся из организма.
В связи с этим, возникла необходимость увеличения в рационе питания ПНЖК для предупреждения сердечно-сосудистых и других заболеваний. Кроме этого ПНЖК повышают устойчивость организма к инфекционным заболеваниям. Это действие выражается в понижении ненасыщенными жирными кислотами жизнедеятельности микроорганизмов, вследствие внедрения этих кислот в клетки бактерий и вытеснения бактериальных липидов.
ПНЖК оказывают нормализующее действие на стенки кровеносных сосудов, повышают их эластичность и снижают проницаемость, а также участвуют в обмене витаминов группы В (пиридоксина, тиамина) и холина, который в условиях недостаточности ПНЖК снижает или полностью теряет свои липотропные свойства.
Получены данные о стимулирующей роли ПНЖК на защитные механизмы организма и, в частности, повышение устойчивости организма к инфекционным заболеваниям и действию g-радиации .
Наряду с большим количеством работ, подтверждающих положительное влияние ПНЖК на организм человека и, в первую очередь, об их антисклеротической направленности, имеются исследования, показывающие и отрицательное воздействие на организм рационов, весь жировой комплекс которых представлен исключительно растительным маслом. Растительное масло содержит мало кислот с короткой и средней длиной цепи и много полиненасыщенных кислот, которые могут оказать вредное влияние на организм за счет образования избыточного количества перекисей. Избыток ПНЖК может привести к ряду онкологических заболеваний. Ни одно из растительных масел не содержит холестерина, который необходим организму в молодом возрасте для выработки соответствующего иммунитета, предохраняющего человека от ряда заболеваний в последующие периоды жизни .
Омега-6 (ω-6) и Омега-3 (ω-3) ПНЖК
Двумя основными группами ПНЖК являются кислоты семейств омега-6 и омега-3. Жирные кислоты омега-6 содержатся практически во всех растительных маслах и орехах, омега-3 жирные кислоты также содержатся в ряде масел (льняном, из семян крестоцветных, соевом). Основным пищевым источником омега-3 жирных кислот являются жирные сорта рыб и некоторые морепродукты. Из ПНЖК омега-6 особое место занимает линолевая кислота, которая является предшественником наиболее физиологически активной кислоты этого семейства - арахидоновой. Арахидоновая кислота является преобладающим представителем ПНЖК в организме человека.
Физиологическая потребность для взрослых составляют 8 - 10 г/сутки омега-6 жирных кислот и 0,8 - 1,6 г/сутки омега-3 жирных кислот, или 5 - 8% от калорийности суточного рациона для омега-6 и 1 - 2% от калорийности суточного рациона для омега-3. Оптимальное соотношение в суточном рационе омега-6 к омега-3 жирных кислот должно составлять 5 - 10:1.
Физиологическая потребность в омега-6 и омега-3 жирных кислотах для детей - 4 - 12% и 1 - 2% от калорийности суточного рациона, соответственно.
Фосфолипиды
Фосфолипиды участвуют в регуляции обмена холестерина и способствуют его выведению. В пищевых продуктах растительного происхождения в основном встречаются лецитин, в состав которого входит витаминоподобное вещество холин, а также кефалин. Оптимальное содержание фосфолипидов в рационе взрослого человека 5 - 7 г/сутки.
Медико-биологические исследования, проведенные институтом питания РАМН показали, что пищевые растительные фосфатиды обладают высокой биологической активностью, проявляющейся в благоприятном воздействии на липидный обмен, функциональное состояние печени, в снижении гиперхолестеринемии, повышении антиокислительных функций организма. Будучи природными эмульгаторами фосфолипиды обеспечивают перенос жирорастворимых витаминов, способствуя их окислению в печени и трансформированию в тканях .
Стерины
Эссенциальными факторами обусловливающими пищевую, биологическую и физиологическую ценность растительных масел, наряду с жизненно важными полиненасыщенными жирными кислотами, фосфолипидами является наличие в липидном комплексе стеринов и жирорастворимых витаминов.
В растительных маслах присутствуют ситостерины (α, β, γ), значительная их часть находится в виде эфиров жирных кислот (стероидов). Установлена репарационная активность ситостеринов, кроме этого β – ситостерин является антагонистом холестерина, так как задерживает его всасывание и рекомендуется в качестве профилактики и лечения атеросклероза. Содержание стеринов в некоторых растительных маслах и животных жирах представлено в табл. 4.1.
Таблица 4.1
Стерины масел и жиров
| Масла и жиры | Содержание стеринов, % от массы жира | Содержание ситостеринов, % от массы стеринов | ||
| общие | свободные | этерифицированные | ||
| Подсолнечное | 0,25 | 0,18 | 0,07 | |
| Соевое | 0,3 | 0,19 | 0,11 | |
| Рапсовое | 0,32 | 0,22 | 0,1 | |
| Хлопковое | 0,31 | 0,20 | 0,11 | |
| Арахисовое | 0,25 | 0,19 | 0,06 | |
| Молочный жир | 0,07 | 0,07 | - | - |
| Свиной жир | 0,12 | 0,12 | - | - |
| Тресковый жир | 0,52 | 0,27 | 0,25 | - |
В пищевых продуктах животного происхождения основным представителем стеринов является холестерин.
Холестерин является предшественником биосинтеза витамина Д, ряда гормонов, принимает участие в обмене желчных кислот. Вместе с тем известно, что высокий уровень холестерина в крови является фактором возникновения атеросклероза. В организме образуется 80% холестерина, 20% поступает с пищей. Количество холестерина в суточном рационе взрослых и детей не должно превышать 300 мг.
Пищевая ценность масел и жиров.
Животные жиры – главный источник витаминов А и Д. Растительные – витамина Е и b-каротина.
Представленная выше характеристика основных компонентов жиров свидетельствует, что животные и растительные жиры в равной степени необходимы человеку. В связи, с чем вопрос создания высококачественных биологически полноценных комбинированных жировых продуктов представляется весьма актуальным.
Оптимальной в биологическом отношении формулой сбалансированности жирных кислот может служить следующие соотношение: 10% - полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК), 30% -насыщенных жирных кислот (НЖК) и 60%-мононенасыщенных кислот (МНЖК). В среднем это обеспечивается при соотношении в рационе 70% животных и 30% растительных жиров. В вопросах рационализации состава жировых композиций большое значение уделяется соотношению жирных кислот. Отношение насыщенных кислот к ненасыщенным должно приближаться к 0,2-0,4; линолевой кислоты к линоленовой должно составлять не менее 7 и линолевой к олеиновой не менее 0,25. С учетом этих требований институтом питания РАМН совместно с ВНИИМС разработаны показатели эталонного жира. Вводится понятие «гипотетически идеальный жир», обладающий всей гаммой положительных свойств, проявляемых при питании им человека. Гипотетически идеальный жир включает следующий набор жирных кислот (содержание жирных кислот указано в относительных единицах):
| насыщенные | 0,38-0,47 |
| ненасыщенные | 0,53-0,62 |
| олеиновая | 0,28-0,32 |
| линолевая | 0,07-0,12 |
| линоленовая | 0,005-0,01 |
| низкомлекулярные ненасыщенные | 0,1-0,12 |
| транс-изомеры | не более 0,16 |
Приведённые соотношения между липидными фракциями существенно зависят от целевого назначения разрабатываемой жировой композиции и могут изменяться в определенном диапазоне. Для диетического питания людей с нарушениями жирового обмена и больных атеросклерозом необходимы жиры с повышенным содержанием линолевой кислоты (не менее 40%), в которых соотношение между насыщенными и полиненасыщенными жирными кислотами составляет 1:2.