Пищевая и биологическая ценность продуктов питания. Эссенциальные пищевые вещества, минорные биологически активные вещества

Пищевые продукты — это продукты животного, растительного, минерального или биосинтетического происхождения, употребляемые человеком в пищу в натуральном или переработанном виде. Любой пищевой продукт представляет собой сложный химический комплекс, состоящий из сотен тысяч различных компонентов, способных проявлять общую и специфическую биологическую активность. При этом физиологическое значение отдельных химических веществ пищи неоднозначно. Среди них выделяют основную группу — пищевые вещества (нутриенты), играющие энергетическую и пластическую роли, и несколько минорных групп: биологически активные соединения (биогенные амины, производные ксантина, гликозиды, алкалоиды, полифенолы, индолы), антиалиментарные факторы (ингибиторы ферментов, антивитамины, фитин, оксалаты) и природные токсины (соланин, амигдалин, кумарин, микотоксины). Кроме этого в составе пищи могут содержаться остаточные количества чужеродных соединений антропогенного происхождения (пестициды, бифенилы, углеводороды, нитрозамины и т.д.). Мультикомпонентный состав пищи определяет ее общебиологические свойства, среди которых физиологической роли нутриентов принято уделять наибольшее внимание. Именно с нутриентами связывают основные качественные характеристики пищевых продуктов. Из всего возможного разнообразия окружающего человека животного, растительного, минерального сырья и продуктов их переработки обладать пищевой ценностью, т. е. называться пищевыми продуктами, будут только те, которые имеют в своем составе нутриенты хотя бы из одной группы — белки, жиры, углеводы, пищевые волокна, витамины, минеральные вещества; благоприятные органолептические свойства — внешний вид, цвет, консистенцию, запах и вкус.

Пищевая и биологическая ценность продуктов.Пищевая ценность. Эволюционный смысл питания заключается в целесообразности (необходимости) использовать максимально возможный по разнообразию рацион. Именно к рациону — совокупности всех продуктов, регулярно используемых в питании, — предъявляются требования сбалансированности пищи. Отдельные продукты, входящие в рацион, только при их гармоничном и разнообразном поступлении способны обеспечить физиологическую и адаптационную потребности организма.

Из всего возможного разнообразия окружающего человека животного, растительного, минерального сырья и продуктов их переработки обладать пищевой ценностью, т. е. называться пищевыми продуктами, будут только те, которые имеют в своем составе нутриенты хотя бы из одной группы — белки, жиры, углеводы, пищевые волокна, витамины, минеральные вещества; благоприятные органолептические свойства — внешний вид, цвет, консистенцию, запах и вкус.

Вместе с тем к показателям, характеризующим пищевую ценность продуктов, относятся также:

• энергетическая ценность — количество энергии, образующейся в организме при диссимиляции продукта;

• биологическая ценность — показатель качества белка, зависящий от сбалансированности аминокислот и отражающий степень задержки белкового азота в организме;

• перевариваемость — соответствие химического состава продукта ферментным системам организма;

• усвояемость — относительная степень использования организмом отдельных нутриентов, поступающих с пищевыми продуктами;

• приедаемость — скорость выработки отрицательного динамического стереотипа выбора и употребления того или иного пищевого продукта.

Таким образом, с гигиенических позиций может быть определена пищевая ценность любого продукта или их совокупности. Рекомендации по использованию в питании отдельных продуктов (групп продуктов) основываются именно на характеристиках их пищевой ценности. От этого зависит, как часто и в каком количестве данный продукт целесообразно включать в рацион. Например, рыба и морепродукты, обладая высокими показателями пищевой ценности практически по всем параметрам, рекомендуются к использованию большинством взрослого населения только два-три раза в неделю. Это связано с их высокой приедаемостью, отмечающейся у 70 % европейского населения.

Высокими показателями пищевой ценности отличаются большинство традиционных продуктов рациона: молоко и молочные изделия, мясо и мясопродукты, хлеб и хлебобулочные изделия, крупы, овощи, зелень, фрукты, ягоды, яйца, сливочное и растительные масла. Продукты животного происхождения относятся к высокоценным компонентам рациона, обеспечивая организм качественным белком, доступными кальцием, железом, цинком, хромом, селеном, витаминами В₂, В₆, РР, фолиевой кислотой, ретинолом, витамином D. Животные продукты являются единственными пищевыми источниками витамина В₁₂. К продуктам животного происхождения относятся молоко и молочные продукты, мясо и мясопродукты, птица, рыба и морепродукты, яйца.

Продукты растительного происхождения эволюционно составляют значительную долю в рационе как по общему количеству — около 1300-1400 г/сут, так и по ассортименту — не менее 10-15 наименований (в виде отдельных продуктов или в составе блюд) ежедневно. К ним относятся зерновые продукты, овощи, бобовые, фрукты, зелень, ягоды, орехи, семена, растительные масла.

Растительные продукты являются единственными природными источниками в питании крахмала, некрахмальных полисахаридов (пищевых волокон), витаминов С и Е, β-каротина, биофлавоноидов, а также основными источниками ПНЖК, калия, магния, марганца, никеля.

ИЗУЧЕНИЕ СУТОЧНЫХ ЭНЕРГОЗАТРАТ. Организм человека должен находиться в состоянии энер­гетического баланса. Любая форма энергетического дисбаланса снижает возможный функциональный оптимум жизнедеятельности. Именно поэтому мероприятия по изучению состояния суточного питания начинают с определения фактического суточного расхода энергии. Энергетические затраты за сутки состава служат базисной величиной для обоснования нутриентного состава рациона питания и необходимой энергетической ценности оптимального питания. Общие энергетические траты складываются из нескольких компонентов:

1) энерготраты основного обмена;

2) энерготраты на физическую активность;

3) специфическое динамическое действие ниши (СДДП).

• Величина основного обмена (BOO) - затраты энергии на осуществление физиологических и биохимических процессов в состоянии полного физическою покои (ккал/сут или ккал/ч).

Факторы, влияющие на BOO: размеры тела, состав тела (тощая масса: мышцы, внутренние органы; костная и жировая масса), возраст, пол, гормональный фон, температура тела, температура окружающей среды и др.

• Треть суточных энерготрат должна приходиться па фи­зическую работу, т.е. движение в любых его проявлениях. Это обеспечивает хорошее здоровье и самочувствие. Интенсивность энерготрат оценивают по отношению энерготрат к величине основного обмена за единицу времени выполнения данною вида работы. Это соотношение называется коэффициентом фи­зической активности (КФА), который показывает, во сколько раз энерготраты на данный вид работы превышают энерготраты основного обмена за единицу времени. Группы взрослого тру­доспособного населения в соответствии с КФЛ различаются по интенсивности труда.
• Специфическое динамическое действие пищи (СДДП) — затраты энергии на переваривание, всасывание, транспорт, мета­болизм и депонирование пищевых веществ. Для расчета общих энерготрат необходимо к затратам энергии на основной обмен и физическую активность прибавить 10-15% от величины ос­новного обмена.

Для изучения затрат энергии используют лабораторные и инструментальные методы, методы расчета по таблицам и специально разработанным формулам.

Инструментальные методы: прямая энергометрия, не­прямая калориметрия или респираторная энергометрия (по дыхательному коэффициенту), метод алиментарной энергии.

Расчетные методы: табличный; хронометражно-табличный.

Биологическая ценность пищевых продуктов определяется главным образом наличием в них незаменимых факторов питания, несинтезируемых в организме или синтезируемых в ограниченном количестве и с малой скоростью. К основным незаменимым компонентам пищи относятся 8-10 аминокислот, 3 — 5 полиненасыщенных жирных кислот, все витамины и большинство минеральных веществ, а также природные физиологические вещества высокой биологической активности: фосфолипиды, белково-лецитиновые и глюкопротеиновые комплексы.

Биологическая ценность пищевых продуктов более общее понятие и характеризуется биологической ценностью белков, жиров, углеводов, витаминов и минеральных веществ.

Биологическая ценность белка характеризуется степенью соответствия его аминокислотного состава потребностям организма в аминокислотах для синтеза белка, а также способностью к перевариванию.

Несмотря на многообразие белковых веществ в природе, в построении организма человека участвует 22 аминокислоты, из которых 8 (лейцин, изолейцин, триптофан, валин, треонин, лизин, метионин, фенилаланин) являются незаменимыми, так как они не синтезируются в организме и должны поступать извне с продуктами питания. Кроме того, аминокислоты гистидин и цистин незаменимы для организма грудных детей.

Показатель соответствия аминокислотного состава пищевых и синтезируемых белков послужил основой для создания ряда методов определения и сравнения биологической ценности различных пищевых белков.

Аминокислотный состав пищевых продуктов сравнивают с аминокислотным составом идеального (гипотетического) белка, принятого экспертным комитетом ФАО — ВОЗ в 1973 г., путем определения аминокислотного скора (АКС).

Одним из доступных способов расчета АКС является расчет отношения содержания незаменимых аминокислот (АКн) в исследуемом и гипотетическом белке

АКС = (m1/m2)*100%,

где m1, m2 – количество незаменимой аминокислоты в 1 г, соответственно, исследуемого и идеального белка.

В одном грамме идеального белка содержится восемь незаменимых аминокислот в следующем количестве, мг: изолейцин — 40; лейцин — 70; лизин — 55; метионин + цистин — 35; фенилаланин + тирозин — 60; триптофан — 10; треонин — 40; валин — 50.

В идеальном белке АКС каждой аминокислоты принимается за 100%. Лимитирующей биологическую ценность аминокислотой считается та, АКС которой имеет значение меньше 100%.

Не все продукты питания полноценны по аминокислотному составу. Животные белки, т.е. белки мяса, молока, яиц наиболее близки по своему скору идеальному, растительные — дефецитны по отдельным АК, чаще лизину, метионину, цистину.

Несбалансированность аминокислотного состава белков может привести к нарушению обмена веществ, замедлению синтеза белка и роста организма. Избыток одних АК приводит к недостаточности и плохой усвояемости других.

Существенное значение имеет сбалансированность незаменимых аминокислот, особенно соотношение таких эссенциальных аминокислот, как триптофан, метионин и лизин. Оптимальное их соотношение 1 : 2 : 3,5 (4,0). Триптофан содержится в мясе, горохе, фасоли. Метионин содержится в мясе и зерновых.

Однако, опыты на животных показали, что расчетные данные АКС не совпадают с экспериментальными, которые (обычно выше), а простое соответствие аминокислотного состава пищевых и синтезируемых белков дает только примерное представление о биологической ценности белков.

Некоторые исследователи считают, что биологическая ценность белков связана также с особенностями строения белковых компонентов пищи, влияющими на растворимость продукта в воде, на студнеобразование, вязкость, влагоудерживающую способность и на другие молекулярные характеристики продукта. Одна из важнейших характеристик пищевой ценности — перевариваемость пищи — существенно зависит от доступности белковых и других биополимерных соединений к воздействию ферментов.

При применении биологических методов (на животных) для определения биологической ценности белков рассчитывают коэффициент эффективности белка (КЭБ), коэффициент чистой утилизации белка (ЧУБ), показатель биологической ценности белка (ПБЦ), коэффициент ретенции (задержки) азота (КРА) и другие.

Биологическая ценность углеводов. Основная доля потребляемых углеводов приходится на крахмал (80%). По усвояемости в организме углеводы делятся на усвояемые (основные — глюкоза, фруктоза, сахароза, мальтоза, крахмал и продукты его распада — декстрины) и неусвояемые — пищевые волокна или балластные вещества (клетчатка, целлюлоза, гемицеллюлоза, пектиновые вещества). Балластные вещества вызывают перистальтику кишечника, обеспечивая тем самым продвижение пищи по желудочно-кишечному тракту. Биологическая ценность определяется количественным составом усвояемых и неусвояемых углеводов.

Биологическая ценность жиров характеризуется жирнокислотным составом и содержанием биологически активных веществ: фосфолипидов; стеринов; жирорастворимых витаминов. Биологическую ценность оценивают по показателям жирно кислотного спектра, защиты жира от перекисного окисления и содержания биологически активных веществ.