Роль пищевых веществ в жизнедеятельности организма: Пищевые вещества и их значение для организма
Пищевые вещества и их значение для организма
Пища относится к числу важнейших факторов внешней среды. От нее зависит нормальная жизнедеятельность человеческого организма. Пища необходима человеку для построения и восстановления клеток и тканей, образующих тело, для покрытия энергетических затрат, связанных с физической и умственной работой, и поддержания постоянной температуры тела человека.
Для нормальной жизнедеятельности человека необходимо, чтобы в результате питания он получал все необходимые вещества. В состав тела человека входят (в среднем): 66% воды, 16% белков, 12,4% жиров, 0,6% углеводов, 5% минеральных солей, а также витамины и другие вещества.
Вода является составной частью всех тканей человеческого организма. Она служит средой, в которой протекают процессы обмена веществ организма, а также играет важную роль в теплорегуляции тела. Количество выделяемой и потребляемой человеком воды (в сут) колеблется в значительных пределах и зависит от температуры окружающей среды, выполняемой работы и других факторов.
Средняя суточная потребность человека в воде составляет 2—2,5 л; эта потребность покрывается с пищей (около 1 л),влагой (1—2 л), а также в результате окислительных процессов в организме, сопровождающихся выделением воды (примерно 0,3 л).
Белки являются важнейшей составной частью клеток и тканей организма и основным пластическим материалом, из которого построено тело человека. В отличие от растений, способных синтезировать белковые вещества из неорганических веществ почвы и воздуха, животные организмы нуждаются в готовых растительных и животных белках, поступающих с пищей. Поэтому белки являются обязательной составной частью питания человека.
Белки состоят из аминокислот, которых насчитывается до 20. Белки, содержащиеся в различных пищевых продуктах, имеют неодинаковый аминокислотный состав. Аминокислоты подразделяются на заменимые и незаменимые, или жизненно важные. Заменимые аминокислоты организм способен образовывать в процессе обмена веществ, тогда как незаменимые в организме не образуются и должны доставляться с пищей в готовом виде.
К числу незаменимых аминокислот относятся аргинин, валин, гистидин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан, фенилаланин. Отсутствие в пище этих аминокислот приводит к остановке роста организма, нарушению кровообразования и другим изменениям в организме.
Белки, содержащие все незаменимые аминокислоты, называются полноценными. К таким белкам относится большинство белков животного происхождения (молока, мяса, яиц и др.). К неполноценным принадлежат многие белки растительного происхождения. Сочетание животных и растительных белков позволяет получить пищу, наиболее полно отвечающую потребностям организма в белке. Поэтому разнообразное питание позволяет удовлетворить потребность человека во всех необходимых ему аминокислотах. Считается, что в суточный рацион человека должно входить примерно 60 % животных белков и 40 % белков растительного происхождения.
Жиры входят в состав клеток и тканей организма, часть их вместе с белками выполняет роль строительного материала животного организма.
Другая часть откладывается в нем в виде запаса и используется в качестве источника энергии. Жиры требуются для нормальной деятельности нервной системы, улучшают вкус пищи, способствуют усвоению жирорастворимых витаминов, некоторые из них (сливочное масло, нерафинированное растительное) содержат витамины.
Питательная ценность и усвоение организмом различных жиров неодинаковы. В значительной степени использование жиров организмом зависит от количества и качества жирных кислот, из которых они состоят. Твердые жиры состоят преимущественно из насыщенных жирных кислот, жидкие — из ненасыщенных. Жиры. имеющие температуру плавления ниже температуры человеческого тела (растительные масла, коровье масло), усваиваются организмом лучше, чем жиры с температурой плавления выше температуры тела человека (бараний жир).
Большую роль в организме играют жироподобные вещества — лецитин и холестерин. Оба вещества играют важную роль в процессах обмена организма и обладает противоположным биологическим действием.
В состав лецитина входит фосфор. Он участвует в процессах всасывания жиров, входит в состав нервной ткани, клеточных ядер, обеспечивает нормальный обмен холестерина в организме. Холестерин в значительных количествах синтезируется в организме и лишь около 20 % его поступает с пищей. Он участвует в сложных, жизненно важных процессах обмена.
Углеводы — наиболее широко распространенные пищевые вещества. Содержание их в пище в среднем доходит до 70 %, они представляют собой главный источник энергии. По своему строению углеводы делятся на моносахариды (глюкоза, фруктоза, галактоза), дисахариды (свекловичный сахар, лактоза), полисахариды (крахмал, гликоген, клетчатка).
Наиболее полно усваиваются организмом моносахариды. Сахар и крахмал усваиваются несколько медленнее. Клетчатка практически не усваивается организмом, но играет положительную роль в пищеварении, способствуя перистальтике кишечника.
Главным источником углеводов являются продукты растительного происхождения — сахар, крупы, хлеб, картофель.
Минеральные соли необходимы организму человека для поддержания осмотического давления жидкостей, обмена веществ, построения скелета и зубов, активизации ферментов и т д Кальций и фосфор являются главной составной частью костей. Фосфор участвует также в образовании нервной ткани. Оба эти элемента содержатся в молоке и молочных продуктах.
Большое значение в обмене веществ организма и в поддержании осмотического давления тканей играют калий, содержащийся в овощах, фруктах, сухих фруктах, и натрий, поступающий с поваренной солью. Магнии активизирует фосфорный обмен, он поступает в организм с хлебом, овощами, фруктами. Железо участвует в кислородном питании тканей. Оно содержится в печени, мясе, яичном желтке, помидорах.
Для нормальной жизнедеятельности организма необходимы также медь, никель, кобальт, хлор, йод и многие другие элементы.
Витамины — органические вещества различного химического состава. Они необходимы для нормального обмена веществ в организме.
Отсутствие того или иного витамина в пище приводит к возникновению заболеваний. Заболевания, возникающие в результате длительного отсутствия витаминов в пище, называются авитаминозами. Они встречаются редко. Чаще возникают гиповитаминозы, связанные с недостатком в пище витаминов.
Витамины подразделяют на жирорастворимые и водорастворимые. К водорастворимым относят витамины В1, В2. В6, В12, С, РР, фолиевую, пантотеновую и парааминобензойную кислоты, холин и др., к жирорастворимым витаминам — витамины А, D, Е, К и др.
Разнообразное питание с включением в рацион натуральных продуктов в виде овощей, фруктов, ягод, молока, яиц, растительного масла обычно обеспечивает потребность здорового человека в витаминах.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
7 видов питательных веществ. Какое важнее?
Углеводы, жиры, белки, витамины, минералы, клетчатка и вода — 7 главных компонентов пищи.
Каждый из компонентов выполняет специфические функции и принимает участие в регуляции физиологических процессов, поэтому все они необходимы для нормального функционирования организма.
Углеводы, являясь основным источником энергии, обеспечивают организм теплом и топливом для работы. Белки предоставляют строительный материал для роста и восстановления всех клеток и тканей. Жиры — резервный аккумулятор энергии на «черный день», источник важных компонентов для регуляции обмена веществ, в том числе и гормонального обмена. Клетчатка выполняет функцию пылесоса, помогая организму очищаться от токсинов, а также поддерживает нормальную микрофлору кишечника. Витамины и минералы, взаимодействуя между собой, обеспечивают большинство биохимических реакций. Вода как универсальный растворитель является важнейшим регулятором обмена веществ и обеспечивает работу всех функций организма.
В разных категориях пищи преобладают разные питательные вещества. Например, мясо — превосходный источник белка, в то время как зёрна богаты углеводами, а овощи и фрукты содержат много витаминов и клетчатки.
Не существует одного наиболее важного питательного вещества. Все они имеют равную ценность, и их соотношение в рационе должно быть сбалансированно. Дефицит хотя бы одного из нутриентов чреват проблемами со здоровьем. Например, если продолжительное время вы испытываете слабость, снижение концентрации внимания, перепады настроения, утомляемость — вероятно в вашем рационе недостаточно углеводов. Дефицит белка может привести к снижению иммунитета, анемии, мышечной слабости и истощению. Недостаток полезных жиров может привести к нарушению гормонального фона, сухости и шелушению кожи. Дефицит клетчатки приводит к нарушению работы кишечника и дисбактериозу. А водный дисбаланс грозит интоксикацией и нарушением метаболизма.
Несмотря на то, что перечисленные вещества необходимы каждому человеку, их оптимальное соотношение всегда индивидуально. Факторами, влияющими на потребность нутриентов, являются генетика, возраст, вес, уровень активности, образ жизни, пол и состояние здоровья.
Например, для здорового мужчины 35 лет с весом 85 кг, работающего в офисе и 2 раза в неделю посещающего спортзал, потребность в нутриентах следующая:
Диапазон калорий: 2400-2650 ккал
Норма белка: 200-210 г
Норма жиров: 67-70 г
Норма углеводов: 270-320 г
Очень важно знать, каковы именно ваши индивидуальные потребности. Это основа правильного питания и первый шаг к здоровому образу жизни. Чтобы узнать, какое количество питательных веществ необходимо вам и какое их соотношение будет правильным, лучше всего обратиться к специалисту диетологу или нутрициологу. Или воспользоваться приложением умного браслета ONETRAK Sport, которое не только рассчитает вашу дневную норму, но и поможет ее соблюдать.
Баланс, умеренность и разнообразие – главные характеристики здорового питания. От этого зависит ваше самочувствие, здоровье, внешние изменения, спортивные достижения и даже настроение.
1 Основные составные вещества пищевых продуктов и их роль в питании человека
Тема 1.
1. Основные составные вещества пищевых продуктов и их роль в питании человека
1.1.1. Пища человека и ее состав. Значение отдельных компонентов пищи для организма человека
При изучении темы необходимо получить полное представление о функциях пищи в организме человека и о значении правильного организованного питания. По словам академика Павлова «Пища является средством связи живых организмов с окружающей природой». Без пищи существование человека не возможно. Из пищи организм получает необходимые для жизнедеятельности химические вещества, являющиеся источником роста и энергии. Продукты, которые не удовлетворяют этим задачам (душистый перец, кофе и др.), рассматриваются не как пищевые, а как вкусовые продукты, сопутствующие основной пище. К пище с полным правом относится и вода, без которой в организме человека не могут протекать процессы, связанные с его жизнедеятельностью. Кроме того, вода сама служит материалом для построения живых клеток и тканей. В пищевых продуктах содержится большинство известных элементов, но преобладают углерод, водород, кислород и азот.
Эти элементы в различных сочетаниях и комбинациях составляют основу главных пищевых веществ: белков, жиров, углеводов, органических веществ, воды. Кроме того, имеется ряд веществ, содержащихся в продуктах питания в незначительных количествах, но играющих в жизненных процессах не менее важную роль, чем перечисленные. Это отдельные минеральные вещества, витамины, ферменты.
1.1.2. Белки, их физиологическая роль и функции, выполняемые в организме человека. Суточная потребность в белках
Важнейшая составная часть пищи – белки. Недостаточность белков в пище является одной из причин повышенной восприимчивости организма к инфекционным заболеваниям. При недостаточном количестве белков снижается кроветворение, задерживается развитие растущего организма, нарушаются обмен жиров и витаминов, деятельность нервной системы, печени и других органов, замедляется восстановление клеток после тяжелых заболеваний. За жизнь человека белок обновляется 200 раз. Белок мышечных тканей обновляется на 50 % за 8, внутренних – за 10 суток.
Наш организм получает белок только через пищевые продукты. Белки – это органические высокомолекулярные соединения, в состав большинства которых входят пять элементов: N, С, О, Н и S. Без белка не может существовать никакая форма живой материи. В животных организмах белки преобладают по своей массе над другими соединениями. Организм человека, например, на 60 % (на сухую массу) состоит из белковых веществ. Причем если жиры и углеводы в той или иной степени взаимозаменяемы, то недостаток белка нельзя ничем компенсировать. В нашем организме около половины всех сухих веществ представлены белками. Другое название белков – это протеины (от греческого «протео» – первый). Белки организма разнообразны, и их роль многогранна: Гемоглобин – белок крови – связывает кислород, поступающий из воздуха в легкие, и затем отдает его тканям; Миозин – является основой мышечной ткани, обеспечивает движение; Коллаген – белок костей и хрящей – придает прочность скелету; Кератин – белок кожи – защищает подкожные ткани и т.
д. В организме человека насчитывается десятки тысяч различных белков. Каждый орган человека, отдельные ткани состоят из своих, именно им присущих белков, различных по строению и свойствам. Состоят белки из аминокислот, связанных между собой в каждом случае в определенной последовательности. Аминокислоты имеют в своем составе аминную NН2 и карбоксильную СООН – группы. В молекуле белка аминокислоты соединены между собой пептидными связями (-CO-NH-), где происходит соединение аминной группы одной молекулы с карбоксильной другой. Разнообразие белков определяется последовательностью размещения аминокислот в аминокислотной цепочке (первичная структура белка). Кроме того, существуют спиралевидная структура спиралевидной цепочки (вторичная структура), компактная упаковка спиралевидной структуры (третичная структура) и соединение полипептидных цепочек нековалентными связями (водородными, гидрофильными) – глобулы или волокна. Несмотря на огромное многообразие белковых веществ в природе, в построении нашего организма участвует лишь 22 аминокислоты.
В состав белков входят следующие аминокислоты: валин, лейцин, изолейцин, треонин, лизин, метионин, фенилаланин, триптофан, цистин, аланин, аргинин, аспсрганивая кислота, цистеин, глютоминовая кислота, гликокол,гистидин, пролин, оксипрполин, серин, тирозин. Под действием внешних условий (температура, давление, действие кислот, облучение и т.д.) связи в белковой молекуле разрываются. В одних тканях тела белка больше, в других – меньше. Так, белок составляет одну тринадцатую часть мозга и одну четвертую часть крови и мышц. Поступая в организм, белки пищи подвергаются действию ферментов и гормонов и в итоге превращаются в составляющие их аминокислоты. Аминокислоты всасываются через стенки кишечника в кровь. Часть аминокислот посредством тока крови поступает в печень, где происходят их дальнейшие превращения, а большая часть разносится к тканям и органам, где аминокислоты расходуются на построение и обновление клеток, а также на построение и обновление биологически активных веществ – ферментов и гормонов.
Наконец, некоторая часть аминокислот является и источником энергии для организма, главным образом при нехватке углеводов и жиров. Таким образом, белки являются главным материалом для построения тканей организма. Организм человека обладает способностью образовывать нужные аминокислоты из других аминокислот, которые, расщепляясь до кетокислот, синтезируются в новые аминокислоты. Однако имеется 8 аминокислот (триптофан, лейцин, изолейцин, валин, треонин, лизин, метионин, фенилаланин), которые организм человека не способен синтезировать, но которые входят в состав белковых веществ человека – это незаменимые аминокислоты и представляют особую ценность. Различаются белки простые – протеины, при распаде которых получаются только аминокислоты и сложные – протеиды, в которых помимо кислот имеются молекулы небелковой природы (углеводы, жиры, нуклеиновые кислоты). Заменить белки в пище другими веществами нельзя, так как только в них есть азот в нужной для нормального развития человеческого организма форме.
Богаты белками мясо, рыба, яйцо, молочные продукты, хлеб, различные злаки. Растительные белки должны составлять в дневном рационе не более 40 %, так как наиболее полноценными считаются белки животного происхождения. Большинство растительных белков имеет недостаточное содержание одной или двух незаменимых аминокислот. Так, в белке пшеницы лишь 50 % лизина по сравнению с «идеальным белком» (белок, содержащий все незаменимые аминокислоты в оптимальном соотношении), в белке картофеля и бобовых не хватает метионина и цистина. В ржаном и пшеничном хлебе кроме лизина не хватает треонина, валина и изолейцина. Растительные белки хуже усваиваются, что объясняется содержанием в растительных продуктах большого количества клетчатки, которая снижает их усвояемость (как и других компонентов пищи). Недостаток белка, как отмечалось ранее, существенно сказывается на состоянии организма. Вместе с тем следует сказать и об отрицательном влиянии избытка белка в питании. Из-за большой реакционной способности организм переносит избыток белков труднее, чем других пищевых веществ, например жиров и углеводов.
Особенно страдают от перегрузки белками печень и почки. Длительный избыток белка в питании вызывает перевозбуждение нервной системы, нарушение обмена витаминов, ожирение организма, заболевание суставов. Все это связано с повышенным поступлением вместе с белками нуклеиновых кислот, накоплением мочевой кислоты — продукта обмена пуринов, превращением избытка белков в жиры и т. д. Средняя потребность взрослого человека в белках — 80-100г в день. За счет изменения структуры белков организм человека может создавать новые белки из полученных с пищей. Некоторые аминокислоты легко образуются в организме из других аминокислот, но первые восемь из перечисленных раньше поступают в организм только с пищей Поступающие с пищей белки подвергаются в организме сложным превращениям. Основным процессом является их ферментативный гидролиз с расщеплением до свободных кислот. Часть аминокислот используется организмом для построения новых, свойственных ему белков, а часть сгорает с образованием углекислого газа, воды и аммиаки, выделяя энергию.
Большое значение имеют превращения белков в пищевых продуктах, связанных с формированием их качественных свойств. Состояние белков особенно сказываются на стойкости продуктов к хранению и их внешнем виде (например, денатурация белков картофеля приводит к его порче). Белки пищевых продуктов обладают рядом свойств, которые оказывают определенное влияние на ведение технологических процессов при переработке продуктов. С этими свойствами нельзя не считаться, тем более что многие из них открывают большие возможности в совершенствовании технологий. Первое свойство – это способность к гидратации, т. е. поглощению и удерживанию влаги, причем не адсорбционно (как, например, у крахмала), а осмотически связанно, более прочно. В нормальных условиях белки способны удерживать 2 – 3 – кратное количество воды. Набухание обусловлено способностью белков, относящихся к гидрофильным веществам, поглощать воду и при определенных условиях образовывать растворы, называемые студнями. Набухший в воде белок пшеничной муки образует клейковину.
Свойство набухания играет большую роль в пищевых технологиях (зерно при кондиционировании, мука при замесе теста, набухание белков в масличных при производстве растительных масел и т. д.). Второе свойство белков – денатурация, т. е. изменение пространственной ориентации белковой молекулы, не сопровождающееся разрывом ковалентных связей. Она вызвана повышением температуры, механическим и химическим воздействием и другими факторами и играет важную роль в технологических процессах, связанных с образованием структурных систем полуфабрикатов и готовых блюд (хлеба, макаронных изделий). Третье свойство белков – пенообразование, т. е. способность образовывать эмульсии в системе жидкость – газ, называемые пенами. Белки как пенообразователи широко используются при изготовлении кондитерских изделий, в частности безе. И наконец, четвертое свойство – способность белков к гидролизу, т. е. расщеплению на составные части в присутствии кислот или ферментов. Эта способность белков используется в ряде отраслей пищевой промышленности, например при рафинации растительных масел.
1.1.3. Жиры, их общие свойства, физиологическая роль, содержание в продуктах, суточная потребность
Жиры — не растворяющиеся в воде соединения, являются самым концентрированным источником энергии, так как в них по сравнению с другими основными пищевыми веществами больше всего углерода. Жиры делятся на животные (большей частью твердые при комнатной температуре) и растительные, или масла, как правило жидкие. Исключение составляет какао – масло. Состоят жиры из молекул глицерина (трехатомного спирта) и жирных кислот разной длины углеродной цепочки и степени насыщенности, соединенных эфирной связью. Наряду с протоплазменными жирами, входящими в состав органоидов клетки, и играющими большую роль в процессах жизнедеятельности организма, в организме человека имеются «запасные» жиры, которые откладываются в подкожной клетчатке и расходуются, когда организм попадает в неблагоприятные условия (отсутствие пищи, болезнь). В основном состоит из жиров растительное мосло, животное масло, маргарин, кулинарные жиры, богаты жирами некоторые кондитерские изделия и сдобные хлебобулочные изделия.
Жирные кислоты, которые входят в состав жиров подразделяются на насыщенные (предельные) и ненасыщенные (непредельные). Насыщенные жирные кислоты имеют по сравнению с ненасыщенными гораздо более высокую точку плавления. Поэтому жиры с приемущественным содержанием насыщенных кислот, как правило, твердые, а ненасыщенные – жидкие. Свойства жиров зависят в основном от строения и состава жирных кислот. В наибольших количествах в жирах встречаются пальмитиновая, стеариновая, олеиновая, линолевая и арахидоновая кислоты. Первые две из перечисленных чаще встречаются в жирах животного происхождения, вторые – в растительных жирах. По своим биологическим свойствам предельные жирные кислоты уступают непредельным. Насыщенные жирные кислоты (пальмитиновая, стеариновая и др.) используются организмом как энергетический материал. Ненасыщенные жирные кислоты различаются по степени «ненасыщенности» – мононенасыщенные (одна ненасыщенная водородная связь между углеродными атомами) и полиненасыщенные, когда таких связей несколько (2, 3, 4, 5, 6).
Мононенасыщенной олеиновой кислоты много в оливковом масле (67 %), маргарине (43 – 47), свином жире (43), говяжьем жире (37), сливочном масле (23 %). Особое значение имеют полиненасыщенные жирные кислоты — линолевая, линоленовая, арахидоновая. Они входят в состав структурных элементов клеток и тканей, обеспечивают нормальный рост и обмен веществ, эластичность сосудов и т. д. Полиненасыщенные жирные кислоты не синтезируются организмом человека и поэтому являются незаменимыми. При их отсутствии наблюдаются прекращение роста, изменение проницаемости сосудов, некротические поражения кожи. Потребность организма в полиненасыщенных жирных кислотах 16 – 24 г в день, что обеспечивает 4 – 6 % общей калорийности пищи. Наилучшее соотношение жирных кислот в рационе: 10 % полиненасыщенных, 30 – насыщенных, 60 % мононенасыщенных. Лучше всего усваиваются те жиры, которые близки по составу к жирам организма и имеют температуру плавления, близкую к температуре человеческого тела. Многие растительные и животные жиры богаты витаминами, что значительно повышает их ценность.
Помимо поступления из вне, новые жиры могут синтезироваться в организме человека из других пищевых веществ, например углеводов. Среднесуточная потребность взрослого человека в жирах 80 – 100 г (в том числе в жирах растительного происхождения 20 – 25г). При длительном ограничении жиров в пище наблюдаются нарушения в физиологическом состоянии организма: нарушается деятельность центральной нервной системы, ослабляется иммунитет. Жиры играют следующую роль для организма: являются важным источником энергии; будучи носителями жирорастворимых витаминов (A, D, К, Е), способствуют нормальному обмену веществ в организме; являются структурным элементом клеток; будучи плохими проводниками теплоты, предохраняют организм от переохлаждения; находясь в соединительных тканях организма, предохраняют его от ударов; являются смазочным материалом кожи. Недостаток в пище жиров, особенно содержания полиненасыщенных жирных кислот, вызывает нарушение обмена веществ. Но не менее опасно и ожирение — чрезмерное накопление жиров в организме.
1.1.4. Углеводы пищевых продуктов, физиологическая роль, содержание в продуктах, суточная потребность
Углеводы, часто называемые сахарами, являются основным источником энергии в организме и представляют собой спирты, содержащие адельгидную группу. Они легко подвергаются ферментативному гидролизу с образованием углекислого газа и воды. Кроме того, углеводы являются строительным материалом: из них состоят оболочки клеток тканей организма. Углеводы и продукты их превращений часто обуславливают товарные качества пищевых продуктов – цвет, вкус, консистенцию, устойчивость при хранении и т.д. Некоторые продукты состоят практически из одних углеводов (сахар, крахмал, патока), в составе многих других преобладают (хлеб, крупа, макаронные изделия и др.) Значительное количество углеводов содержится в кондитерских изделиях, фруктовых соках, некоторых напитках. Углеводы – это вещества, состоящие из углерода, кислорода и водорода. Различают простые углеводы – моносахариды с 3 – 6 атомами углеродаи полисахариды, которые, в свою очередь, делятся на полисахариды первого порядка (сахароза, мальтоза, лактоза и др.
) и полисахариды второго порядка – высокомолекулярные углеводы (крахмал, клетчатка и др.).
Главные представители моносахаридов – гексозы и пентозы. Все моносахариды (монозы) – кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде и оптически активные (вращают плоскость поляризации). В пищевом отношении монозы наиболее легкоусвояемые углеводы: без участия ферментов они в неизменном состоянии всасываются через стенки кишечника в кровь. К неусвояемым углеводам относят гемицеллюлозу, целлюлозу, пектиновые вещества, камеди и декстрины.
Полисахариды первого порядка.
Рекомендуемые файлы
Наиболее важное значение в пищевом отношении имеют глюкоза и фруктоза. Глюкоза широко распространена в растительном мире, где находится в семенах, плодах, листьях и корнях растений в свободном состоянии или в составе полисахаридов. Много ее в соке винограда (до 10 %). Особенно много глюкозы находится в растениях в виде крахмала и клетчатки. Много в пчелином меде – около половины содержания сухих веществ.
В промышленности глюкозу получают путем кислотного и ферментативного гидролиза крахмала. Глюкоза сбраживается дрожжами, негигроскопична. Сладость ее составляет 70 % сладости сахарозы. Фруктоза (левулеза, плодовый сахар) в природе распространена как в свободном, так и в связанном состоянии. Вместе с глюкозой находится во многих плодах, овощах и ягодах. В равном с глюкозой количестве находится в виноградном соке и пчелином меде. В связанном состоянии находится в сахарозе. На воздухе фруктоза гигроскопична, что затрудняет использование ее в чистом виде в кондитерском производстве. При кипячении водного раствора быстро разлагается. По сладости в 1,5 раза превосходит сахарозу. Как и глюкоза, сбраживается дрожжами. Наибольшее пищевое значение из полисахаридов первого порядка имеют три дисахарида: сахароза, мальтоза и лактоза. Все они являются кристаллическими веществами, хорошо растворимыми в воде, сладкие. Наибольшую сладость имеет сахароза, затем мальтоза и лактоза. Все три сахара оптически активны и обладают общим для полисахаридов свойством подвергаться гидролитическому распаду (кислотному или ферментативному) с образованием двух моноз.
Сахароза – наиболее распространенный в растительном мире сахар. Ее много в сахарной свекле, сахарном тростнике, плодах дыни, арбуза. В промышленности сахарозу получают из свеклы и сахарного тростника. Хорошо сбраживается дрожжами. Подвергается гидролизу, распадаясь на составные компоненты – глюкозу и фруктозу. Смесь этих сахаров называется инвертным сахаром, который обладает антикристаллизационными свойствами. Это свойство как положительное широко используется в кондитерской промышленности. В сахарной же промышленности от инертного сахара (который там относят к вредным несахарам) необходимо избавляться, так как он мешает процессу кристаллизации сахарозы. Мальтоза при гидролизе распадается на две молекулы глюкозы. В свободном состоянии мальтоза в природе встречается главным образом в семенах злаковых, особенно при их прорастании. Полисахариды – сложные вещества, состоящие из сотен и тысяч связанных между собой молекул моносахаридов. В пищевых продуктах наибольшее значение имеют крахмал, клетчатка, пектиновые вещества.
Полисахариды второго порядка.
Это высокомолекулярные соединения. В растительном мире они играют роль запасных питательных веществ или же являются основой опорных тканей организма. Полисахариды под действием кислот или соответствующих ферментов расщепляются на свои первичные строительные структуры. Крахмал – наиболее важный по пищевой ценности полисахарид. Он содержится во всех растениях, выполняя роль запасного питательного вещества. Например, в зернах различных злаков крахмала содержится от 55 до 80%, в картофеле – 75 %. Зерно крахмала состоит из двух компонентов – амилозы и амилопектина, одинаковых по химическому составу, но разных по структуре. В холодной воде зерна крахмала не растворяются. Но при нагревании воды начинается процесс клейстеризации крахмала, причем для разных крахмалов температура клейстеризации различная (для пшеничного, например, она 55 – 60°С). При кипячении с разбавленными кислотами крахмал превращается в глюкозу, при ферментативном же гидролизе (солодовой амилазой) – в основном в мальтозу и частично в глюкозу.
Гидролиз крахмала протекает ступенчато, через декстрины, представляющие собой обрывки цепей крахмальных молекул. Крахмал очень гигроскопичен: в обычных условиях, несмотря на то что сухой на ощупь, он удерживает около 20 % влаги. В пищевой промышленности крахмал – это основное сырье для производства глюкозы и патоки, применяемой в кондитерской промышленности в качестве антикристаллизатора. В растительных продуктах наряду с углеводами, обеспечивающими организм энергией, содержатся так называемые непищевые углеводы, представителем которых является целлюлоза (клетчатка). Практического значения как источник энергии в пищевом рационе она не имеет, усваиваясь примерно на 25%, но способствует нормальной функции кишечника: раздражая стенки кишок, она вызывает их движение – перистальтику. При употреблении пищи, лишенной целлюлозы, перистальтика ослабевает. Пшеничный хлеб из муки второго сорта, ржаной хлеб, овощи нужно включать в меню ежедневно. Много целлюлозы содержится в сушеных овощах (2,9 – 14 %), свежих ягодах (2 – 5%), свежих овощах (1 – 1,5%).
В сутки рекомендуется употреблять 10 – 15г клетчатки. Целлюлоза – полисахарид, содержится в растениях. Являясь опорным веществом, входит в состав клеточных стенок. Особенно много целлюлозы в волокнах хлопчатника (свыше 90%). Чистая целлюлоза – белая гигроскопичная масса волокнистого строения без вкуса и запаха. В воде не набухает, устойчива против действия разбавленных кислот и щелочей. При полном кислотном гидролизе целлюлоза, как и крахмал, превращается в глюкозу. Смесь целлюлозы с белками заметно снижает их усвояемость, так как она адсорбирует аминокислоты и сокращает длительность прохождения белка по желудочно-кишечному тракту. К непищевым углеводам относятся также пектиновые вещества, которые не усваиваются организмом, но играют важную роль в физиологии питания и пищевой технологии. Они образуют комплексные соединения с тяжелыми металлами, выводят их из организма. В кислой среде в присутствии сахара и кислоты образуют плодово– ягодные студни. На этом свойстве пектиновых веществ основано производство джема, повидла, мармелада и пастилы.
В растительном сырье они встречаются в виде нерастворимого в воде протопектина или в виде растворимого пектина. Процесс перехода протопектина в растворимый пектин происходит при созревании плодов и ягод, тепловой обработке растительного сырья, осветлении плодово – ягодных соков. Наибольшее количество пектиновых веществ содержится в яблоках, айве, абрикосах и сливе (до 1,5%). Суточная потребность организма человека в углеводах (400 – 500г) покрывается в основном за счет крахмала. Сложные углеводы в организме человека расщепляются на простые, идущие на построение тканей или сгорающие для восполнения затрачиваемой энергии. Поступая в организм человека, все сложные углеводы подвергаются гидролитическому распаду, превращаясь в глюкозу, которая через стенки кишечника непосредственно всасывается в кровь. Другие моносахариды также превращаются в глюкозу. Если организм получает достаточное количество углеводов, то именно они, а не другие пищевые вещества (жиры и белки) являются источниками энергии.
Избыток же будет превращаться в жир и откладываться в виде запасов в организме. Свыше половины энергии, необходимой для нормальной жизнедеятельности, организм человека получает с углеводами. Углеводы имеют исключительно важное значение для деятельности мышц, нервной системы, сердца, печени и других органов. Они играют определенную роль и в процессах обмена веществ, так как необходимы для нормального усвоения организмом жиров. Но избыточное поступление сахара в сочетании с общим высококалорийным питанием может привести к ожирению, раннему развитию атеросклероза и снижению работоспособности. Прежде всего необходимо сказать об использовании углеводов в производствах, связанных с биохимической переработкой, – это брожение теста, получение вина, пива, спирта, дрожжей, пищевых кислот, ацетона и т. д. Во всех этих производствах в итоге используется способность простых углеводов сбраживаться ферментами дрожжей или бактерий. Простые углеводы (моносахара и частично дисахариды) присутствуют в больших или меньших количествах в растительном сырье или их можно получить предварительным гидролизом полисахаридов (кислотным или ферментативным), например в спиртовом производстве.
В пищевых производствах широко используются также другие свойства cахаров – это способность растворяться в воде, способность к кристаллизации и т. д. Для получения чистого крахмала из растений (картофеля, кукурузы) используется его свойство не растворяться в воде. Способность же крахмала к гидролизу дает возможность получать полные и неполные продукты гидролиза – глюкозу, декстрины, патоку (смесь декстринов с сахарами).
В пищевой промышленности широко используется также способность пектиновых веществ образовывать студни в присутствии Сахаров и органических кислот.
1.1.5. Органические вещества. Витамины. Минеральные вещества. Их физиологическая роль, содержание в пищевых продуктах, суточная потребность в отдельных элементах
Органические кислоты содержатся во всех пищевых продуктах, придавая им специфические вкус и аромат. В некоторых продуктах они присутствуют в качестве составных компонентов, причем в значительных количествах. Органические вещества играют большую роль, определяя во многих случаях вкусовые достоинства продуктов, а также способствуют сохранности продуктов, или являясь причиной их порчи.
Суточная потребность человека в органических кислотах (2г) вполне удовлетворяется за счет фруктов, овощей и кисломолочных продуктов. В пищевых продуктах преобладает в основном уксусная, молочная, щавелевая, яблочная, винная и лимонная кислоты. В каждом продукте присутствует несколько кислот, но как правило, преобладает какая – либо одна, поэтому общую кислотность продуктов выражают по основной кислоте (вина – по винной, соков – по яблочной). Витамины – участники и биологические катализаторы химических реакций, протекающих в живых клетках. Витамины поступают в организм человека в основном с пищей. Отсутствие их задерживает синтез ферментов и нарушает нормальные жизненные функции организма. Подразделяют витамины на жирорастворимые (А, Д, Е) и водорастворимые (витамины группы В, С, РР и.т.д.). Биологическая роль витаминов заключается в их регуляторной функции на обмен веществ. Витамины влияют на усвоение организмом питательных веществ, способствуют нормальному росту клеток, выступают в роли катализаторов химических реакций в организме, участвуют в образовании и функциях ферментов.
Способностью синтезировать витамины обладают преимущественно зеленые растения и микроорганизмы. Витаминов больше всего содержится в пивных и хлебопекарных дрожжах, зародышах зерен, печени животных, некоторых фруктах и овощах. Большое значение при переработке имеет сохранение витаминов, за счет установления оптимальных технологических режимов и решений в несении в продукт тех или иных добавок, влияющих на устойчивость витаминов. Витаминоподобные вещества – это незаменимые органические вещества, поступающие с пищей в незначительных количествах и обладающие специфическим биологическим действием. К ним относятся нафтохиноны (витамин К), биофлавоноиды (витамин Р). Минеральные вещества входят в состав всех тканей организма человека и постоянно расходуются в процессе жизнедеятельности. Минеральные вещества играют большую роль в формировании и построении тканей организма, особенно костей скелета, участвуют в поддержании кислотно-щелочного баланса в организме, участвуют в ферментных процессах, в образовании и формировании белка.
Минеральные вещества подразделяются на макроэлементы и микроэлементы. Наиболее важные для жизнедеятельности организма человека такие макроэлементы, как кальций, хлор, фосфор, магний, калиевый и микроэлементы — железо, йод, стронций, марганец, цинк, цезий, кобальт, фтор и т.д. Организм нуждается в мизерных количествах микроэлементов, однако роль этих элементов очень велика. Железо, соли кобальта участвуют в кровотворении, йод необходим для нормальной жизнедеятельности щитовидной железы, стронций входит в состав костей человека.
1.1.6. Пищевая ценность продуктов питания и пути ее повышения
Все основные вещества пищи: белки, жиры, углеводы в процессе глубоких изменений в организме человека превращаются в пировиноградную кислоту, участвующую совместно с другими кислотами в дальнейшем превращении, вплоть до образования конечных продуктов — углекислого газа и воды. В процессе этих превращений освобождается заключенная в этих соединениях энергия для проведения других биохимических реакций.
Пищевая ценность продуктов – это понятие интегрально отражающее всю полноту полезных свойств пищевых свойств пищевых продуктов, включая степень обеспечения данным продуктом физиологических потребностей человека в основных пищевых веществах и энергии. Пищевая ценность характеризуется, прежде всего, химическим составом пищевого продукта с учетом потребления его в общепринятых количествах. Пищевую ценность продукта определяют путем сравнения химического состава 100г продукта с формулой сбалансированного питания и выражают в процентах от суточной потребности человека в основных веществах и энергии. Таким образом, для характеристики пищевой ценности продукта необходимо знать его химический состав, степень удовлетворения суточной потребности организма в основных питательных веществах и энергии, а также биологическую ценность белков, биологическую эффективность жирового компонента пищевого продукта и его энергетическую ценность. Формула сбалансированного питания отражает суточную потребность в пищевых веществах и энергии взрослого человека.
Формула сбалансированного питания
Суточная потребность взрослого человека В ПИЩЕВЫХ ВЕЩЕСТВАХ
1. Вода, мл 1750-2200
2. Белки, г 85
3. Незаменимые аминокислоты,г:
4. валин 4,0
5. лейцин 5,0
6. изолейцин 4,0
7. лизин 5,5
8. метионин + цистин 6,0
9. треонин 3,0
10. фенилаланин + тирозин 7,0
11. триптофан 1,0
12. Жиры, г 102
13. Усвояемые углеводы, г 382
14. в т.ч. моно-, дисахариды 50-100
15. Пищевые волокна, г 25
16.
Минеральные вещества, мг:
17. кальций 800
18. фосфор 1200
19. магний 400
20. железо 12
21. Витамины: В1 (тиамин), мг 1,7
22. B2 (рибофлавин), мг 2,0
23. РР (ниацин), мг 19,0
24. В6, мг 2,0
25. В12 (кобаламин), мкг 3,0
26. В9 (фолациы), мкг 200
27. С (аскорбиновая кислота), мг 70
Обратите внимание на лекцию «Опросник трудоголизма».
28. А, мкг 1000
29. Е (токоферол). мг 10
30. Д, мкг 2,5
Энергетическая ценность, ккал 2775
Биологическая ценность – показатель качества пищевого белка, отражающая степень соответствия его аминокислотного состава потребностям организма в аминокислотах для синтеза белка.
Для расчета применяется метод аминокислотного скора,т.е. сравнение состава незаменимых аминокислот данного белка с соответствующим аминокислотным составом «идеального» белка. Энергетическая ценность – это количество энергии, высвобождаемой в организме человека из пищевых веществ продуктов питания для обеспечения его физиологических функций. Для расчета энергетической ценности продукта необходимо знать его химический состав и энергетическую ценность пищевых веществ. Энергетическая ценность рассчитывается в ккал. Для пересчета энергетической ценности в кДж необходимо количество ккал умножить на 4,184.
1.1: Введение в питание — Медицина LibreTexts
Питательные вещества — это вещества, необходимые организму для выполнения его основных функций. Большинство питательных веществ должно быть получено из нашего рациона, поскольку человеческий организм не синтезирует и не производит их. Питательные вещества выполняют одну или несколько из трех основных функций: они обеспечивают энергию, вносят вклад в структуру тела и / или регулируют химические процессы в организме.
Эти основные функции позволяют нам обнаруживать окружающую среду и реагировать на нее, перемещаться, выделять отходы, дышать (дышать), расти и воспроизводиться.
Существует шесть классов питательных веществ, необходимых организму для функционирования и поддержания общего состояния здоровья. Это: углеводов, липидов, белков, воды, витаминов и минералов. Питательные продукты обеспечивают организм питательными веществами. Пища также может содержать множество непитательных веществ. Некоторые непитательные вещества, такие как антиоксиданты (содержатся во многих растительных продуктах), полезны для организма, тогда как другие, такие как естественные токсины (часто встречаются в некоторых растительных продуктах) или добавки (например, определенные красители и консерванты, содержащиеся в обработанных пищевых продуктах), потенциально вредны. .
Макроэлементы
Питательные вещества, которые необходимы в больших количествах, называются макроэлементами. Существует три класса макроэлементов: углеводов, липидов и белков.
Макроэлементы — это соединения на основе углерода, которые могут метаболически превращаться в клеточную энергию за счет изменения их химических связей. Химическая энергия преобразуется в клеточную энергию, известную как ATP , которая используется организмом для выполнения работы и основных функций.
Количество энергии, которое человек потребляет ежедневно, в основном поступает из 3-х макроэлементов. Энергия пищи измеряется в килокалориях. Для простоты использования на этикетках продуктов питания указано количество энергии в пище в «калориях», что означает, что каждая калория фактически умножается на тысячу, чтобы получить килокалорию. (Примечание: используя научную терминологию, «калория» (с заглавной буквы «C») эквивалентна килокалории. Следовательно: 1 килокалория = 1 калория — 1000 калорий
Вода также является макроэлементом в том смысле, что она необходима организму в больших количествах, но, в отличие от других макроэлементов, она не содержит углерода и не дает энергии.
Примечание. Употребление алкоголя также вносит в рацион энергию (калории) из расчета 7 килокалорий на грамм, поэтому его следует учитывать при ежедневном потреблении энергии. Однако алкоголь не считается «питательным веществом», потому что он не способствует основным функциям организма и фактически содержит вещества, которые должны расщепляться и выводиться из организма, чтобы предотвратить токсические эффекты.
Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): макроэлементы: углеводы, липиды, белок и вода.
Углеводы
Углеводы — это молекулы, состоящие из углерода, водорода и кислорода, которые обеспечивают организм энергией.Основными пищевыми источниками углеводов являются молоко, зерновые, фрукты и крахмалистые овощи, такие как картофель. Некрахмалистые овощи также содержат углеводы, но в меньшем количестве. Углеводы широко классифицируются на две формы в зависимости от их химической структуры: простые углеводы (часто называемые простыми сахарами) и сложные углеводы.
Простые углеводы состоят из одной или двух основных сахарных единиц, соединенных вместе. Их научные названия — «моносахариды» (1 сахарная единица) и дисахариды (2 сахарные единицы).Они очень быстро расщепляются и всасываются в пищеварительном тракте, обеспечивая быстрый прилив энергии в организме. Примеры простых сахаров включают дисахарид сахарозу, тип сахара, который вы могли бы иметь в миске на столе для завтрака, и моносахарид глюкозу, наиболее распространенный вид топлива для большинства организмов, включая человека. Глюкоза — это основной сахар, который циркулирует в крови, обеспечивая клетки энергией. Термины «сахар в крови» и «глюкоза в крови» можно заменять друг на друга.
Сложные углеводы — это длинные цепи из сахаров, которые могут соединяться в прямую или разветвленную цепь. Во время пищеварения организм расщепляет усваиваемые сложные углеводы на простые сахара, в основном глюкозу. Затем глюкоза всасывается в кровоток и транспортируется ко всем нашим клеткам, где она хранится, используется для производства энергии или используется для создания макромолекул.
Клетчатка также является сложным углеводом, но не может расщепляться пищеварительными ферментами в кишечнике человека. В результате он проходит через пищеварительный тракт в непереваренном виде, если только бактерии, обитающие в толстой или толстой кишке, не разрушают его.
Один грамм легкоусвояемых углеводов дает 4 килокалории энергии, необходимой клеткам тела для выполнения работы. Углеводы не только обеспечивают энергию и служат строительными блоками для более крупных макромолекул, но и необходимы для правильного функционирования нервной системы, сердца и почек. Как уже упоминалось, глюкоза может храниться в организме для использования в будущем. У людей запасающая молекула углеводов называется гликогеном, а у растений — крахмалом. Гликоген и крахмал — сложные углеводы.
Липиды
Липиды также представляют собой семейство молекул, состоящих из углерода, водорода и кислорода, но в отличие от углеводов они нерастворимы в воде. Липиды содержатся преимущественно в сливочном масле, масле, мясе, молочных продуктах, орехах и семенах, а также во многих обработанных пищевых продуктах.
Три основных типа липидов — это триглицериды (триацилглицерины), фосфолипиды и стерины. Основная задача триацилглицеринов — обеспечивать или хранить энергию. Липиды обеспечивают больше энергии на грамм, чем углеводы (9 килокалорий на грамм липидов против 4 килокалорий на грамм углеводов).Помимо накопления энергии, липиды служат основным компонентом клеточных мембран, окружают и защищают органы (в тканях, накапливающих жир), обеспечивают изоляцию, чтобы помочь в регулировании температуры. Фосфолипды и стерины имеют несколько иную химическую структуру и используются для регулирования многих других функций организма.
Белки
Белки — это макромолекулы, состоящие из цепочек основных субъединиц, называемых аминокислотами. Аминокислоты состоят из углерода, кислорода, водорода и азота.Пищевые источники белков включают мясо, молочные продукты, морепродукты и различные растительные продукты, в первую очередь сою. Слово «белок» происходит от греческого слова, означающего «первостепенное значение», что хорошо описывает эти макроэлементы; в просторечии они также известны как «рабочие лошадки» жизни.
Белки обеспечивают основную структуру костей, мышц и кожи, ферментов и гормонов и играют роль в проведении большинства химических реакций, происходящих в организме. По оценкам ученых, в человеческом теле существует более ста тысяч различных белков.Генетические коды в ДНК — это в основном рецепты белков, которые определяют порядок, в котором 20 различных аминокислот связываются вместе, чтобы образовать тысячи определенных белков. Поскольку аминокислоты содержат углерод, они могут использоваться организмом для получения энергии и обеспечивать 4 килокалории энергии на грамм; однако обеспечение энергией — не самая важная функция белка.
Вода
Есть еще одно питательное вещество, которое нам необходимо иметь в больших количествах: вода. Вода не содержит углерода, но состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода на молекулу воды.Более 60 процентов вашего веса составляет вода. Без воды ничто не могло бы перемещаться в тело или из тела, не происходили бы химические реакции, не было бы мягких подушек для органов, а температура тела могла бы сильно колебаться.
В среднем взрослый человек потребляет чуть более двух литров воды в день как после еды, так и после питья жидкости. Поскольку вода имеет решающее значение для основных жизненных процессов, общее потребление и выход воды чрезвычайно важны. Этот вопрос будет подробно рассмотрен в главе 4.
| Питательные вещества | Основная функция |
|---|---|
| Углеводы | Обеспечивает готовый источник энергии для тела (4 килокалории / грамм) и структурные составляющие для образования клеток. |
| Жир | Обеспечивает организм запасенной энергией (9 килокалорий / грамм), функционирует как структурные компоненты клеток, а также как сигнальные молекулы для правильной клеточной коммуникации. Он обеспечивает изоляцию жизненно важных органов и поддерживает температуру тела. |
| Белок | Необходим для формирования тканей и органов, восстановления клеток и производства гормонов и ферментов. Обеспечивает энергией, но не является основной функцией (4 килокалории / грамм) |
| Вода | Доставляет необходимые питательные вещества ко всем частям тела, вывозит отходы на утилизацию и помогает регулировать температуру тела |
| Минералы | Регулируют процессы в организме, необходимы для правильного функционирования клеток и входят в состав тканей тела. |
| Витамины | Регулирует процессы в организме и способствует нормальным функциям системы организма. |
Микроэлементы
Микроэлементы также необходимы для выполнения функций организма, но они требуются организму в меньших количествах. Микроэлементы включают все основных минералов и витаминов . Есть шестнадцать основных минералов и тринадцать основных витаминов (полный список и их основные функции см. В Таблице \ (\ PageIndex {1} \) и Таблице \ (\ PageIndex {2} \)).
В отличие от углеводов, липидов и белков, питательные микроэлементы не являются источником энергии (калорий) для организма. Вместо этого они играют роль кофакторов или компонентов ферментов (то есть коферментов), которые облегчают химические реакции в организме. Они участвуют во всех аспектах функций организма, от производства энергии до переваривания питательных веществ и создания макромолекул. Микроэлементы играют в организме множество важных ролей.
Минералы
Минералы — это твердые неорганические вещества, которые образуют кристаллы и классифицируются в зависимости от того, сколько их нам нужно.
Микроэлементы, такие как молибден, селен, цинк, железо и йод , требуются всего в нескольких миллиграммах или меньше. Макроминералы, такие как кальций, магний, калий, натрий и фосфор , необходимы в сотнях миллиграммов. Многие минералы имеют решающее значение для функции ферментов, в то время как другие используются для поддержания баланса жидкости, наращивания костной ткани, синтеза гормонов, передачи нервных импульсов, сокращения и расслабления мышц и защиты от вредных свободных радикалов в организме, которые могут вызвать проблемы со здоровьем, такие как рак. .
| Минералы | Основные функции |
|---|---|
| Макрос | |
| Натрий | Баланс жидкости, нервная передача, сокращение мышц |
| Хлорид | Баланс жидкости, производство кислоты в желудке |
| Калий | Баланс жидкости, нервная передача, сокращение мышц |
| Кальций | Поддержание здоровья костей и зубов, нервная передача, сокращение мышц, свертывание крови |
| фосфор | Поддержание здоровья костей и зубов, кислотно-щелочной баланс |
| Магний | Производство белка, нервная передача, сокращение мышц |
| сера | Производство белка |
| След | |
| Утюг | Переносит кислород, способствует выработке энергии |
| цинк | Производство белков и ДНК, заживление ран, рост, функция иммунной системы |
| Йод | Производство, рост, метаболизм гормонов щитовидной железы |
| Селен | Антиоксидант |
| Медь | Коэнзим, метаболизм железа |
| Марганец | Коэнзим |
| Фторид | Поддержание здоровья костей и зубов, профилактика кариеса |
| Хром | Помогает инсулину в метаболизме глюкозы |
| молибден | Коэнзим |
Витамины
Тринадцать витаминов делятся на водорастворимые и жирорастворимые.
Водорастворимые витамины — это витамин С и все витамины группы В, , в том числе тиамин, рибофлавин, ниацин, пантотеновая кислота, пиридоксин, биотин, фолиевая кислота и кобаламин. Жирорастворимые витамины: A, D, E и K . Витамины необходимы для выполнения многих функций в организме, таких как помощь в выработке энергии, выработка красных кровяных телец, синтез костной ткани и поддержка нормального зрения, функции нервной системы и функции иммунной системы.
Дефицит витаминов может вызвать серьезные проблемы со здоровьем и даже смерть.Например, дефицит ниацина вызывает болезнь под названием пеллагра, которая была распространена в начале двадцатого века в некоторых частях Америки. Общие признаки и симптомы пеллагры известны как «4D — диарея, дерматит, слабоумие и смерть». До тех пор, пока ученые не обнаружили, что более качественное питание облегчает симптомы пеллагры, многие люди с этой болезнью попадали в психиатрические больницы в ожидании смерти. Было также обнаружено, что другие витамины предотвращают определенные расстройства и заболевания, такие как цинга (витамин C), куриная слепота (витамин A) и рахит (витамин D).
| Витамины | Основные функции |
|---|---|
| Водорастворимый | |
| Тиамин (B1) | Коэнзим, способствующий энергетическому обмену |
| Рибофлавин (B2) | Коэнзим, способствующий энергетическому обмену |
| Ниацин (B3) | Коэнзим, способствующий энергетическому обмену |
| Пантотеновая кислота (B5) | Коэнзим, способствующий энергетическому обмену |
| Пиридоксин (B6) | Коэнзим, помощник в синтезе аминокислот |
| Биотин (B7) | Обмен коферментов, аминокислот и жирных кислот |
| Фолат (B9) | Коэнзим, необходимый для роста |
| Кобаламин (B12) | Коэнзим, синтез эритроцитов |
| C (аскорбиновая кислота) | Синтез коллагена, антиоксидант |
| Жирорастворимый | |
| А | Зрение, размножение, функция иммунной системы |
| Д | Поддержание здоровья костей и зубов, функция иммунной системы |
| E | Антиоксидант, защита клеточной мембраны |
| К | Поддержание здоровья костей и зубов, свертывание крови |
Питательные вещества
Питательные вещества
Питательные вещества
Когда пища переваривается, она распадается на химические вещества.
вещества, называемые питательными веществами.Известно более 50 питательных веществ, которые сохраняют
тело здоровое. Все питательные вещества необходимы. Хотя у каждого питательного вещества разные
работа, никакие питательные вещества не действуют в одиночку. Думайте о питательных веществах как о «сырье».
которые сохраняют тело живым и здоровым. Они несут ответственность за:
- рост,
- ремонт и обслуживание кузовных деталей, а
- регулирование функций организма, таких как поддержание
постоянная температура тела и циркуляция жидкости по телу.
Ученые сгруппировали питательные вещества по шести основным категориям:
- Белки.
- Углеводы.
- Жиры.
- Вода.
- Витамины.
- Минералы.
Большинство продуктов содержат более одного из этих питательных веществ,
но ни одна пища не содержит всех питательных веществ в количествах, необходимых для жизни.
Дети 10 и 11 лет имеют особые потребности в питательных веществах
потому что они только начинают всплеск роста.В частности, им нужно больше:
- Белок для роста тела.
- Кальций для роста костей.
- Железо для развития мышц и увеличения
объем крови в их телах.
|
Функции питательных веществ |
||
| Питательные вещества | Назначение | Источники пищи |
| Белки |
|
|
| Углеводы |
|
|
| Жиры |
|
|
| Вода |
|
|
| Витамин А |
|
|
| Витамин C |
|
|
| Кальций |
|
|
| Утюг |
|
|
Д. Для версии этой таблицы для печати
щелкните значок, чтобы загрузить.
Примечание. Требуется программа Acrobat Reader.
Назад
наверх
© Copyright (2002) Университет Пердью,
Вест-Лафайет, Индиана, 47907. Все права защищены.
6 Основные питательные вещества и их функции | Здоровое питание
Автор: Аманда Эрнандес Обновлено 12 декабря 2018 г.
Незаменимое питательное вещество — это питательное вещество, которое организм не может синтезировать самостоятельно — или в недостаточном количестве — и должно поступать с пищей.Эти питательные вещества необходимы организму для правильного функционирования. Шесть основных питательных веществ включают углеводы, белок, жиры, витамины, минералы и воду.
Углеводы
Углеводы являются основным источником энергии для мозга. Без углеводов организм не может нормально функционировать. Источники включают фрукты, хлеб и злаки, крахмалистые овощи и сахар. По крайней мере, половину потребляемых вами зерен производите из цельного зерна.
Цельные зерна и фрукты богаты клетчаткой, что снижает риск ишемической болезни сердца и помогает поддерживать нормальный уровень глюкозы в крови.
Белок
Белок является основным структурным компонентом клеток и отвечает за построение и восстановление тканей организма. Белок расщепляется на аминокислоты, которые являются строительными блоками белка. Девять из 20 аминокислот, известных как незаменимые аминокислоты, должны присутствовать в рационе, поскольку они не могут быть синтезированы в организме. От 10 до 35 процентов ваших ежедневных калорий должны поступать из нежирных источников белка, таких как нежирное мясо, молочные продукты, бобы или яйца.
Жир
Жир — это источник энергии, который при потреблении увеличивает всасывание жирорастворимых витаминов, включая витамины A, D, E и K.От 20 до 35 процентов суточной нормы должны поступать из жиров. Выбирайте здоровые продукты, такие как продукты, богатые омега-3, такие как рыба, грецкие орехи и растительные масла.
Омега-3 помогают в развитии и росте. Ограничьте потребление насыщенных жиров, таких как жирное мясо и жирные молочные продукты. Другой разумный выбор — орехи, семена и авокадо.
Витамины
Витамин С необходим для синтеза коллагена, который обеспечивает структуру кровеносных сосудов, костей и связок. Богатые источники включают цитрусовые, клубнику и перец.Фолиевая кислота, содержащаяся в продуктах питания, помогает предотвратить врожденные дефекты. Беременным женщинам или женщинам, которые планируют забеременеть, следует поговорить со своим врачом о приеме добавки фолиевой кислоты, синтетической формы фолиевой кислоты, в дополнение к своей диете. Витамин D помогает поддерживать гомеостаз кальция. Его можно найти в источниках пищи или синтезировать под действием солнца.
Минералы
Натрий помогает поддерживать объем жидкости вне клеток и помогает клеткам нормально функционировать. Не превышайте 2400 миллиграммов в день.
Калий поддерживает объем жидкости внутри и снаружи клеток и предотвращает чрезмерное повышение артериального давления при повышенном потреблении натрия. Богатые источники включают бананы, картофель и помидоры. Кальций помогает поддерживать и укреплять кости и зубы. Включите три порции продуктов, богатых кальцием, в день, включая молоко, нежирный сыр и йогурт.
Вода
Вода помогает поддерживать гомеостаз в организме и транспортирует питательные вещества к клеткам. Вода также помогает выводить продукты жизнедеятельности из организма.Все напитки и продукты с высоким содержанием влаги, такие как суп и арбуз, содержат воду и учитываются в ежедневной потребности в воде. Взрослые должны потреблять от 25 до 35 миллилитров жидкости на килограмм веса тела или от 2 до 3 литров в день.
Физиология питания — обзор
Постановление правительства
В Соединенных Штатах Рекомендуемые диетические нормы (RDA) были установлены Советом по пищевым продуктам и питанию Национальной академии наук в 1941 году и с тех пор обновлялись 10 раз.
Первые попытки установить стандарты питания были предприняты в 1894 году, а затем во время Первой мировой войны, а затем были формализованы в 1933 году с рекомендациями Министерства сельского хозяйства США (USDA) по потреблению кальция, железа, фосфора, витамина А и витаминов. C. Первоначальная цель установления RDA для конкретного питательного вещества заключалась не в лечении или предотвращении хронических заболеваний или оптимизации здоровья, а, скорее, в предотвращении дефицита питательных веществ. РСН представляют собой уровни потребления основных питательных веществ, достаточные для удовлетворения известных потребностей почти всех здоровых людей.В 1953 году, чтобы объяснить RDA общественности, Министерство сельского хозяйства США представило четыре группы продуктов: мясо, птица, рыба и яйца; молочная группа; группа хлеба и зерна; и группа фруктов и овощей.
В 1973 году Министерство сельского хозяйства США установило собственный набор RDA, основанный на рекомендациях Совета по пищевым продуктам и питанию, призванных заменить минимальные суточные потребности, которые ранее использовались для маркировки. Последний пересмотр был внесен в 1989 году, когда были определены суточные нормы для белка, 11 витаминов и 7 минералов.Эти суточные нормы были установлены для разных возрастных групп, для мужчин и женщин, а также для беременных и кормящих матерей. Наконец, Правление также установило расчетное безопасное и адекватное ежедневное потребление пищи для семи других питательных веществ, по которым не было доступных данных для установления определенной суточной нормы потребления. Также в 1989 году Совет по пищевым продуктам и питанию опубликовал обширный том Diet and Health, , в котором был проведен обзор доступной научной литературы, который позже был преобразован в более удобные формы для медицинских работников и широкой публики. 1
Несмотря на десятилетия постоянного пересмотра, к началу 1990-х годов RDA США быстро устарели и стали неадекватными для определения оптимального питания. Растущий интерес к питанию как со стороны ученых, так и со стороны непрофессионалов привел к вопросам о важности более высокого потребления некоторых питательных веществ для улучшения здоровья, предотвращения или лечения заболеваний или даже повышения работоспособности. RDA критиковали за то, что они не признавали индивидуальных различий и делали упор только на рекомендации на уровне населения.Некоторые группы защиты прав потребителей также раскритиковали USDA и Совет по пищевым продуктам и питанию за корректировку RDA в ответ на давление со стороны мясной и молочной промышленности. В 1992 году Министерство сельского хозяйства США опубликовало первую пирамиду-путеводитель по продуктам питания, которая заменила четыре группы продуктов питания. Наконец, с появлением в 1994 г. Закона о пищевых добавках, здоровье и образовании, регулирование обогащения пищевых продуктов и пищевых добавок было ослаблено. 2 Таким образом, с 1996 по 1997 гг. диетические рекомендации.Текущие суточные нормы потребления были пересмотрены и заменены на рекомендуемые нормы потребления питательных веществ (DRI), чтобы обеспечить рекомендованное потребление питательных веществ для использования в различных условиях. 3
Для каждого значения DRI есть конкретные рекомендации в зависимости от возраста и пола. Чтобы помочь сбалансировать индивидуальные потребности с общими рекомендациями, суточные суточные нормы, адекватное потребление (AI) и допустимые верхние уровни потребления используются в качестве рекомендаций для отдельных лиц, тогда как расчетные средние потребности представляют собой рекомендации для групп и популяций (таблица 19-1).Изменения 1997 года также впервые включают факторы, которые могут изменить эти руководящие принципы, такие как биодоступность питательных веществ из разных источников, взаимодействие питательных веществ и питательных веществ с лекарственными средствами, а также поступления из пищевых обогатителей и добавок.
RDA и DRI используются в качестве основы для выработки более общих рекомендаций относительно того, какие продукты употреблять. В настоящее время рекомендации сосредоточены на изменении диетических компонентов для снижения риска заболеваний, а также на выделении типов и количества продуктов, необходимых для предотвращения дефицита.Используя новые DRI Совета по пищевым продуктам и питанию в качестве основы, эти рекомендации публикуются совместно Министерством сельского хозяйства США и Министерством здравоохранения и социальных служб США в качестве диетических рекомендаций для американцев и обновляются каждые 5 лет с 1980 г. 2005. 4
Другие правительственные, государственные и частные некоммерческие группы, такие как Американская кардиологическая ассоциация (AHA), Американская диабетическая ассоциация (ADA), Всемирная организация здравоохранения, Институт медицины, Национальный исследовательский совет, Комитет врачей. для ответственной медицины, Oldways Preservation and Exchange Trust и различные отделения в рамках Национальных институтов здоровья также опубликовали руководящие принципы и рекомендации о роли диеты в здоровье.Лоббирующие группы частной промышленности, такие как Национальный совет по молочным продуктам, Объединенная ассоциация свежих фруктов и овощей, Ассоциация безалкогольных напитков, Американский институт мяса, Ассоциация животноводов и Совет по пшеничным продуктам, также могут продвигать определенные продукты среди населения и правительство. 5
Важность питательных веществ и их метаболизма для здоровья человека
Йельский университет, биол. Мед. 2018 июн; 91 (2): 95–103.
Опубликовано в Интернете 28 июня 2018 г.
Фокус: питание и пищевые науки
Yiheng Chen
a Школа питания человека, Университет Макгилла, Ste.Anne de Bellevue, QC, Canada
Marek Michalak
b Департамент биохимии, Университет Альберты, Эдмонтон, AB, Канада
Луис Б. Агеллон
a Школа питания человека, Университет Макгилла, Ste. Anne de Bellevue, QC, Canada
a Школа питания человека, Университет Макгилла, Ste. Anne de Bellevue, QC, Canada
b Департамент биохимии, Университет Альберты, Эдмонтон, AB, Канада
* Кому следует направлять всю корреспонденцию: Luis B.Агеллон, Университет Макгилла, Школа питания человека, 21111 Lakeshore Road, Ste. Анн де Бельвю, QC H9X 3V9 Canada; Тел: (514) 398-7862; Электронная почта: [email protected]. Авторские права © 2018, Йельский журнал биологии и медицины
Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons CC BY-NC, которая разрешает использование, распространение и воспроизведение в на любом носителе при условии правильного цитирования оригинальной работы. Вы не можете использовать материал в коммерческих целях.
Эта статья цитируется в других статьях в PMC.
Abstract
Переход к питанию, который включает в себя переход от потребления традиционных к современным диетам с высокой энергетической плотностью и низким разнообразием питательных веществ, связан с приобретенными метаболическими синдромами. Рацион человека состоит из различных компонентов, которые включают в себя как питательные вещества, являющиеся источником сырья, которое управляет множеством метаболических процессов в каждой клетке тела, так и непитательные вещества. Эти компоненты и их метаболиты также могут регулировать экспрессию генов и клеточную функцию с помощью множества механизмов.Некоторые из этих компонентов полезны, а другие обладают токсическим действием. Исследования показали, что стойкое нарушение метаболизма питательных веществ и / или энергетического гомеостаза, вызванное либо дефицитом, либо избытком питательных веществ, вызывает клеточный стресс, ведущий к метаболической дисрегуляции и повреждению тканей и, в конечном итоге, к развитию приобретенных метаболических синдромов. Теперь очевидно, что на метаболизм влияют внешние факторы (, например, , еда, ксенобиотики, окружающая среда), внутренние факторы ( e.грамм. , пол, возраст, вариации генов), а также взаимодействие хозяин / микробиота, которые вместе изменяют риск развития различных приобретенных метаболических заболеваний. Также становится очевидным, что потребление диет с низкой энергетической плотностью, но с высоким разнообразием питательных веществ может быть ключом к укреплению и поддержанию оптимального здоровья.
Ключевые слова: Клеточные реакции преодоления стресса, схемы питания, функция генов, метаболизм, метаболические синдромы, питание, разнообразие питательных веществ
Введение
За последние несколько десятилетий во многих юрисдикциях по всему миру наблюдается рост распространенности приобретенных метаболических синдромы, в частности ожирение, диабет, жировая болезнь печени и сердечно-сосудистые заболевания [1-4].В последние годы тенденция к росту особенно заметна в развивающихся странах, где изменения в питании и образе жизни сопровождают модернизацию [1,5]. Чтобы противостоять возрастающим осложнениям общественного здравоохранения, вызванным изменением практики питания, организации здравоохранения предоставили диетические рекомендации [6]. В то время как прошлые вмешательства, направленные на решение случаев дефицита отдельных питательных веществ, достигли четких показателей успеха [7], интервенционные испытания, нацеленные на один класс питательных веществ для управления возникновением метаболических заболеваний среди населения в целом, не дали окончательных результатов [8,9 ].Все больше осознается, что всесторонний анализ того, что потребляется вместе с режимом питания, а не сосредоточение внимания на отдельных питательных веществах, может быть более информативным при формулировании эффективных диетических рекомендаций.
Последние достижения в области высокопроизводительного анализа помогли лучше понять метаболизм и выявили активную роль питательных веществ и их метаболитов в регулировании экспрессии генов и клеточной функции. Питательные вещества и их метаболиты не только служат строительными блоками клеточных структур и источниками топлива, но также служат прямыми модификаторами функции белков, мощными сигнальными молекулами, а также индукторами и репрессорами экспрессии генов.Многие из них участвуют в регуляции экспрессии генов, напрямую модулируя активность факторов транскрипции и смягчая изменения эпигенетической маркировки в геноме. Возникает одна точка зрения, согласно которой оптимальный клеточный гомеостаз имеет решающее значение для поддержания здоровья и предотвращения болезней, вызванных дефицитом или избытком питательных веществ. Кроме того, внутренние факторы (, например, , пол, возраст, вариации генов), внешние факторы (, например, , еда, ксенобиотики, окружающая среда), а также взаимодействие хозяина и микробиоты могут влиять на ассимиляцию, трансформацию и действие обоих питательных веществ. и непитательные компоненты пищи.В этом обзоре рассматривается важность разнообразия питательных веществ и плотности энергии для клеточного метаболизма при здоровье и болезнях ().
Факторы, влияющие на здоровье человека . А . Взаимосвязь разнообразия питательных веществ (ND) и плотности энергии (ED) в эквивалентных размерах порций и их влияние на клеточный метаболизм. В . Внешние факторы (, например, , еда, ксенобиотики, окружающая среда), внутренние факторы (, например, , пол, вариации генов, возраст) и взаимодействие хозяина и микробиоты работают вместе, чтобы модулировать программу экспрессии генов, биологические процессы, а также метаболизм питательных веществ и энергии. .
Качество питания
Вмешательства по отдельным питательным веществам, такие как обогащение молока витамином D, злаков железом и поваренной солью йодом, были эффективны при лечении дефицита соответствующих питательных веществ [10]. Однако применительно к приобретенным метаболическим синдромам, преобладающим в современном обществе, тот же подход не дал убедительных результатов [11,12]. Например, снижение потребления насыщенных жирных кислот или холестерина с пищей и увеличение потребления полиненасыщенных жирных кислот омега-3, по-видимому, неэффективно для снижения риска сердечно-сосудистых заболеваний [9,13,14].Признается важность всей диеты, которая используется в качестве регулярной практики, и все большее количество исследований анализируют режим питания для выявления возможных причин недостаточного и избыточного питания. По определению, диета характеризует диету в целом по количеству, соотношению и разнообразию продуктов и напитков, а также по частоте потребления [15]. Средиземноморский образец и образец западного стиля — это два широко распространенных режима питания. Средиземноморская диета содержит большое количество фруктов и овощей, бобовых, цельнозерновых, рыбы и птицы с упором на мононенасыщенные жиры и антиоксиданты, тогда как диета западного стиля обычно характеризуется высококалорийными продуктами, такими как сливочное масло и жирные кислоты. молочные продукты, очищенное зерно, а также переработанное и красное мясо, оставляя меньше места для других питательных веществ, особенно тех, которые поступают из фруктов и овощей.Эпидемиологические исследования показали, что средиземноморская диета оказывает профилактическое и защитное действие против сердечно-сосудистых заболеваний [16,17], тогда как диета в западном стиле положительно связана с дислипидемией, ожирением, гипертонией, атеросклерозом и диабетом [18,19].
Переход к питанию означает переход от традиционного режима питания к современному наряду с увеличением малоподвижного образа жизни, который происходит в связи с модернизацией. Концепция смены режима питания была первоначально предложена Попкиным [20,21], чтобы продемонстрировать, как экономические, демографические и эпидемиологические изменения взаимодействуют со сдвигами в диетическом потреблении и расходе энергии.Интересно, что некоторые страны Восточной Азии имеют более низкую распространенность определенных приобретенных метаболических синдромов по сравнению с другими обществами на сопоставимых этапах перехода к питанию [2,5,22]. Это может быть частично связано с сохранением традиционных моделей питания, которые способствуют потреблению продуктов с более широким набором питательных веществ и более низкой плотностью энергии [23-25]. Однако причины, лежащие в основе несоответствия, сложны и выходят за рамки химического состава пищевых продуктов и включают социальные и экономические проблемы.Тем не менее, есть доказательства, подтверждающие идею о том, что ограничение калорий полезно для долголетия [26-28], подтверждая потенциальную пользу диет с низкой плотностью энергии (A).
Преобладающий глобальный рост развития приобретенных метаболических синдромов связан с изменением режима питания [29,30]. Одна из предложенных концепций, которая потенциально объясняет патогенез этих синдромов, проистекает из стойкой модификации клеточной функции в ответ на стресс в эндоплазматическом ретикулуме, митохондриях и других органеллах, составляющих клеточную ретикулярную сеть [31].Как дефицит питательных веществ (недостаточное питание), так и избыток питательных веществ (избыточное питание) вызывают потерю гомеостаза питательных веществ / энергии и, таким образом, вызывают клеточный стресс. Механизмы совладания с ответом, такие как механизм ответа развернутого белка [31-33], активируются для снятия стресса. В случае дезадаптивного ответа активируется запрограммированная гибель клеток, чтобы удалить неисправные клетки. С другой стороны, постоянная корректировка клеточных функций позволяет клеткам справляться даже с продолжающимся воздействием индукторов стресса.Механизмы преодоления стресса сначала способствуют адаптивным стратегиям восстановления гомеостаза в краткосрочной перспективе, но становятся патогенными в долгосрочной перспективе из-за долгосрочной модификации клеточных функций.
Компоненты пищевых продуктов
Пищевые продукты представляют собой сложную комбинацию многочисленных компонентов, которые можно разделить на питательные и непитательные. Питательные вещества традиционно классифицируются как макроэлементы и микроэлементы. Растения и животные не имеют одинаковых потребностей в питательных веществах и производят метаболиты питательных веществ, которые могут не быть общими друг для друга.Микроэлементы, в состав которых входят витамины и минералы, необходимы только в небольших количествах и необходимы для правильного функционирования важных белков и ферментов. Макроэлементы, которые включают углеводы, белки и жиры, обычно необходимы в больших количествах. Преимущества потребления макроэлементов очевидны, поскольку их субъединицы служат строительными блоками клеточных структур и энергетическими субстратами для всех организмов. Некоторые виды не могут синтезировать ключевые метаболиты, необходимые для выживания, и поэтому должны получать их от других видов.Эти основные метаболиты, наряду с минералами, составляют класс веществ, называемых основными питательными веществами. Непитательные компоненты пищи — это те компоненты, которые нельзя отнести к категории макроэлементов или микроэлементов. Эти вещества включают как природные, так и синтетические соединения. Они могут быть полезными (, например, клетчатки и некоторые полифенольные соединения, производимые растениями), бесполезными (, например, , многие пищевые добавки и консерванты) или даже токсичными (, например, ксенобиотиков и антибиотиков, также некоторые растительного происхождения. полифенольные соединения) [34,35].Стало очевидным, что как питательные, так и непитательные вещества, а также их метаболиты обладают способностью модулировать экспрессию генов, функцию белков и эпигеном [36-38].
Способность макроэлементов и их метаболитов регулировать метаболические функции обычно считается само собой разумеющимся. Например, моносахарид фруктоза обычно используется в качестве подсластителя в коммерческих пищевых продуктах и присутствует в этих пищевых продуктах в чрезвычайно высоких количествах по сравнению с натуральными продуктами [39].Известно, что фруктоза стимулирует синтез липидов de novo в печени и вызывает стресс эндоплазматического ретикулума во многих типах клеток [40,41]. Как правило, избыток глюкозы и фруктозы вызывает клеточный стресс, который приводит к развитию инсулинорезистентности и ожирения печени [40,42,43]. Было показано, что определенные аминокислоты действуют как сигнальные молекулы для регулирования клеточного роста и пролиферации через mTOR (механистическая мишень рапамицина) [44,45], функция которой участвует во многих заболеваниях человека [46].Некоторые жирные кислоты из жиров и масел служат лигандами для рецепторов, связанных с G-белком, а также для факторов транскрипции, принадлежащих к семейству ядерных рецепторов факторов транскрипции [47, 48], и, следовательно, регулируют клеточные процессы и экспрессию генов [49]. Насыщенные жирные кислоты долгое время находились в центре внимания исследований, поскольку высокое потребление насыщенных жиров считалось фактором риска сердечно-сосудистых заболеваний [50], однако последующие исследования не предоставили убедительных доказательств причинно-следственной связи [9].Частично это может быть связано с широким спектром биологической активности, связанной с различными видами жирных кислот [51]. Пальмитиновая кислота, разновидность жирных кислот, обогащенных в диете западного стиля, является мощным индуктором стресса эндоплазматического ретикулума, тогда как олеиновая кислота, жирная кислота, широко используемая в средиземноморской диете, ингибирует стресс эндоплазматического ретикулума [52,53 ]. Важно отметить, что избыток питательных веществ и энергии вызывает стресс эндоплазматического ретикулума и воспалительные реакции, которые приводят к системной дисрегуляции метаболизма [31,32].
Многие метаболические заболевания, вызванные дефицитом питательных микроэлементов, можно исправить путем восстановления недостающих микроэлементов в рационе [54,55]. Одним из важнейших аспектов применения добавок питательных микроэлементов к населению в целом является передозировка. Некоторые из этих соединений являются мощными модуляторами ядерных рецепторов и оказывают серьезное влияние на активность множества метаболических путей. Например, недостаток витамина А может привести к слепоте, а его избыток тератоген. Витамин D также модулирует экспрессию многих генов, которые участвуют во многих путях [56], а его дефицит вызывает рахит.Однако пока неизвестно, возможна ли передозировка этим микроэлементом. Чрезмерное потребление минералов с пищей может быть столь же вредным, как пример гипертонии, вызванной диетой из-за высокого потребления натрия [57].
Другие метаболиты, продуцируемые метаболическим механизмом млекопитающих, также играют важную роль в метаболизме. Например, холестерин служит мембранным компонентом, сигнальной молекулой и предшественником синтеза стероидных гормонов и желчных кислот [58]. Желчные кислоты способствуют всасыванию пищевых жиров и жирорастворимых соединений, а также действуют как сигнальные молекулы, модулирующие макроэлементы и энергетический метаболизм, воспалительные реакции и детоксикацию через ядерные рецепторы, активируемые внутриклеточными лигандами [59].Кишечные бактерии способны метаболизировать желчные кислоты, и одним из продуктов является вторичная желчная кислота, называемая урсодезоксихолевой кислотой. Интересно отметить, что эта желчная кислота и ее таурин-конъюгированное производное могут облегчить стресс эндоплазматического ретикулума, способствуя протеостазу [60], и было показано, что они эффективны в предотвращении сердечного фиброза [61,62].
Непитательные компоненты пищи могут быть полезными или вредными. К полезным относятся клетчатка и определенные типы полифенольных соединений растений.Пищевые волокна, полученные из продуктов растительного происхождения, не являются эффективным питательным веществом для человека, но служат питательным веществом для микрофлоры кишечника. Некоторые продукты, полученные из пищевых волокон, включают короткоцепочечные жирные кислоты (, например, , масляная и пропионовая кислоты), которые всасываются в нижнем отделе кишечника и служат как энергетическими субстратами, так и регуляторами метаболизма хозяина [63,64]. Полифенольные соединения растений были популяризированы как антиоксиданты. Однако в растениях присутствуют многочисленные полифенольные соединения, и эти соединения, вероятно, обладают широким спектром биологической активности и воздействия на метаболизм человека [65,66].Богатый полифенолами экстракт, приготовленный из картофеля, проявляет полезную активность, снижая прибавку в весе у мышей, получавших вызывающую ожирение диету с высоким содержанием жиров [67]. Также появляются доказательства модулирующего действия полифенолов на состав и метаболическую активность кишечной микробиоты, что обеспечивает потенциальную пользу хозяину [68]. Не все полифенольные соединения полезны, поскольку некоторые соединения, такие как кофейная кислота и генистеин, могут быть канцерогенными или генотоксичными в высоких дозах [34,69,70].Обычно считается, что синтетические пищевые добавки (красители, консерванты, подсластители) не влияют на метаболизм, но это предположение следует регулярно проверять, чтобы гарантировать безопасность пищевых продуктов. Другие ксенобиотики (, например, загрязняющих веществ, лекарств и сельскохозяйственных химикатов), которые попадают в продукты питания, могут влиять на здоровье человека напрямую, нарушая нормальные метаболические процессы, или косвенно, влияя на состав микробиоты кишечника [71]. Все компоненты пищи, вероятно, работают вместе, чтобы управлять метаболическими процессами в каждой клетке тела.
Факторы, влияющие на питание человека
Теперь очевидно, что как внешние факторы (такие как еда, ксенобиотики, окружающая среда), так и внутренние факторы (такие как пол, возраст, вариации генов), по отдельности и совместно, влияют на метаболизм питательных веществ и риск при развитии различных заболеваний обмена веществ (В). Внешние факторы важны для определения эффективности метаболизма питательных веществ и результатов для здоровья, включая физические признаки, такие как фотопериод и температура. Например, чередующийся световой / темный фотопериод дневных и ночных циклов важен для установления эндогенных циркадных ритмов, которые, в свою очередь, тесно связаны с регуляцией метаболической активности [72].Неблагоприятные условия окружающей среды, которые включают ситуации, которые вызывают выброс гормонов стресса, могут нарушить способность организма чувствовать метаболические проблемы и реагировать на них [73–75]. Внешние факторы также способствуют изменениям эпигенома, которые могут иметь длительное влияние на метаболизм питательных веществ и энергии и способствовать развитию метаболических нарушений в таких органах, как сердце (, например, ишемическая болезнь сердца) и головном мозге (, например, , болезнь Альцгеймера). болезнь) [76-78].
Точно так же внутренние факторы, такие как вариации генов, пол и возраст, влияют на эффективность метаболизма питательных веществ (B). Генетические вариации влияют на эффективность метаболических путей, влияя на функцию и специфическую активность мембранных транспортеров, рецепторов, сигнальных белков, ферментов, белков-носителей, факторов транскрипции и других белков, участвующих в транспортировке, восприятии и переработке определенных питательных веществ [79] . Например, однонуклеотидный полиморфизм в генах, кодирующих вкусовые рецепторы, влияет на пищевые предпочтения [80].Вариации переносчика холестерина NPC1L1 влияют на абсорбцию холестерина с пищей [81,82]. Секс и старение определяют биологический контекст и являются важными модификаторами метаболической эффективности. Мужчины и женщины имеют разные особенности с точки зрения метаболических профилей, программ экспрессии генов и предрасположенности к заболеваниям [83–87]. Старение связано с потерей метаболической эффективности, вызванной ухудшением клеточных и генетических компонентов в результате химического повреждения, накопленного на этапах жизни.На клеточном уровне старение связано с постепенными изменениями клеточных процессов, направленных на поддержание гомеостаза. Однако эти адаптивные изменения, которые изменяют клеточный метаболизм, могут способствовать потере метаболической эффективности на уровне организма [31]. Ремоделирование эпигенома на всех этапах жизни также может влиять на восприимчивость к заболеваниям у пожилых людей [37].
Микробиота кишечника представляет собой важный узел взаимодействия внешних и внутренних факторов, влияющих на метаболизм питательных веществ ().В последние годы эта огромная экосистема привлекла к себе повышенное внимание из-за ее роли в здоровье и болезнях. Из-за своего местоположения микробиота кишечника подвергается воздействию не только тех же внешних факторов, с которыми сталкивается хозяин, но также метаболитов и продуктов, производимых хозяином, таких как желчные кислоты, пищеварительные ферменты и другие вещества, выделяемые в кишечник. У мужчин и женщин разные микробиомы, как и у молодых и старых людей [62,88,89]. Недавние исследования показывают, что состав микробиоты кишечника может иметь драматическое влияние на фенотип хозяина.Например, трансплантация фекальной микробиоты от пары близнецов, несогласных с ожирением, беспроблемным мышам воспроизводит фенотипы ожирения / худощавости доноров у их соответствующих реципиентов [90]. Микробиота кишечника, взятая у детей, страдающих квашиоркор, может вызвать значительную потерю веса при трансплантации мышам-реципиентам, свободным от микробов [91]. Более того, микробиота кишечника может изменять восприимчивость своего хозяина к метаболическим заболеваниям, превращая непитательные компоненты пищи в полезные питательные вещества для хозяина.Короткоцепочечные жирные кислоты, образующиеся при расщеплении пищевых волокон, могут влиять на экспрессию генов, участвующих в пролиферации и дифференцировке эпителиальных клеток толстой кишки млекопитающих. Они также служат энергетическим субстратом в другом месте хозяина [63,92]. Было показано, что другие непитательные компоненты пищи, такие как искусственные подсластители, которые считаются безопасными для потребления человеком, вызывают дисбактериоз микробиоты кишечника, трансформируя ее в патогенный профиль [35]. Недавно было высказано предположение, что даже использование природных веществ, таких как трегалоза, в качестве обычных пищевых добавок может иметь смертельные последствия для здоровья населения [93].Появление высокоинфекционного штамма Clostridium difficile совпадает с введением трегалозы в готовые продукты, и предполагается, что это соединение позволило отобрать и размножить патогенные штаммы, предоставив источник углерода и энергетический субстрат, которые обычно не используются. непатогенным штаммом этой бактерии [35]. Эти примеры иллюстрируют важность и взаимодействие внешних и внутренних факторов в модуляции и интеграции метаболизма питательных веществ, а также в определении статуса питания организма.
Технологии, используемые при изучении метаболизма и питания
За последние несколько десятилетий масштабы изучения метаболизма и питания постепенно расширились. Его миссия — найти способы облегчить голод и улучшить питание и состояние здоровья. С более глубоким пониманием клеточного метаболизма и метаболизма всего тела стало очевидно, что оптимальное питание — это не просто случай достаточности энергии, но также и разнообразие питательных веществ (А). Для решения сложных метаболических нарушений, возникающих из-за чрезмерного или неоптимального питания, необходимо применять многосторонние подходы с использованием различных экспериментальных систем, нацеленных на различные уровни биологической организации ().
Современные подходы к изучению питания . Описательные данные, полученные с помощью Omics technologies как в исследованиях на людях, так и в моделях на животных, для проведения механистических исследований на in vitro и клеточных моделях. Эти подходы в совокупности предоставляют информацию для разработки мероприятий по продвижению оптимального питания.
Животные и люди не имеют одинаковых потребностей в питательных веществах, но модели на животных, тем не менее, незаменимы для выяснения процессов, участвующих в метаболизме питательных веществ.Технологии трансгенного и целевого разрушения генов, применяемые к мышам, в значительной степени способствовали пониманию роли конкретных генов и связанных с ними полиморфизмов в определении эффективности метаболизма питательных веществ. На этих моделях можно было воспроизвести метаболические заболевания человека, а также изучить человеческие гены in vivo [94-97]. Недавнее появление CRISPR / Cas9-опосредованного редактирования генов еще больше упростит создание новых моделей животных [98]. При лучшем понимании влияния половых различий [85] будущие исследования могут быть разработаны для сбора информации от обоих полов в отношении реакции на конкретные меры по питанию.Модели клеточных культур служат полезными платформами для выяснения молекулярных механизмов, лежащих в основе метаболизма питательных веществ. Использование клеток как экспериментальных животных, так и людей-доноров также может выявить видоспецифические различия, влияющие на питание. Эти модели могут помочь получить представление об описательных данных, полученных в ходе испытаний с участием человека. Будет важно тщательно спланировать эти интервенционные испытания, чтобы эти исследования генерировали высококачественные данные, необходимые для надежной интерпретации.
Технологии омики (геномика, транскриптомика, протеомика и метаболомика) обеспечивают разнообразный и богатый источник описательной информации, необходимой для детального наблюдения за метаболизмом питательных веществ у людей и экспериментальных моделей [99]. К счастью, теперь доступны наборы зрелых инструментов биоинформатики и необходимая вычислительная мощность, чтобы расшифровать эти данные и сделать вывод о взаимосвязях между геномами, метаболическими процессами и клеточными функциями, которые имеют отношение к здоровью и болезням [88,100-102].Скоординированная стратегия может быть полезной для интеграции механистической и описательной информации, полученной из различных источников, для получения знаний, которые в конечном итоге могут быть использованы для формулирования полезных рекомендаций по оптимальному питанию и здоровью человека.
Резюме
Питательные вещества обычно считались питательными веществами, обеспечивающими сырье, необходимое для роста и пролиферации клеток, а также топливом для обеспечения клеточного метаболизма. Однако, помимо этих ролей, очевидно, что питательные вещества и их метаболиты также активны в облегчении, регулировании и координации огромного количества клеточных процессов, которые работают для поддержания клеточного гомеостаза.Эффективная клеточная функция зависит от контекста, такого как пол и возраст, а также от идеального снабжения необходимыми питательными веществами. Обработанные пищевые продукты, которые занимают видное место в диете западного образца, могут быть важным фактором, ответственным за рост приобретенных метаболических синдромов, наблюдаемых в развитых странах. Долгосрочное потребление этих продуктов, которые обычно имеют низкое разнообразие питательных веществ и чрезмерное энергетическое содержание, приводит к дефициту основных питательных веществ и избытку топливных субстратов, что, вероятно, вызывает потерю клеточного гомеостаза питательных веществ / энергии.Из-за продолжающегося воздействия на клетки стрессоров метаболические изменения на клеточном уровне, изначально задуманные как адаптивные стратегии, сохраняются и в конечном итоге становятся движущей силой метаболической дисфункции на уровне организма. Последние достижения в области высокопроизводительного анализа, создания моделей метаболических заболеваний человека на животных и биоинформатических инструментов обещают ускорить процесс разработки более эффективных рекомендаций по питанию. Между тем, потребление продуктов с низкой энергетической плотностью и высоким разнообразием питательных веществ кажется разумным подходом к минимизации клеточного стресса и поддержанию оптимальной клеточной функции и здоровья.
Благодарности
Исследования в наших лабораториях финансируются за счет грантов Канадского института медицинских исследований и Совета по естественным и инженерным исследованиям Канады.
Глоссарий
| mTOR | механистическая мишень рапамицина |
| ND | разнообразия питательных веществ |
| ED | энергетическая плотность |
Авторский вклад Scheng подготовил
рукописи; Марек Михалак, доктор философии, и Луис Агеллон, доктор философии, предоставили рекомендации по выбору темы, построению схемы рукописи, обсуждениям в процессе написания и редактированию рукописи.
Источники
- GBD 2016 Факторы риска Соавторы. Глобальная, региональная и национальная сравнительная оценка 84 поведенческих, экологических, профессиональных и метаболических рисков или групп рисков, 1990–2016 гг .: систематический анализ для исследования глобального бремени болезней, 2016 г. Lancet. 2017; 390 (10100): 1345–422. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
- Кирни П.М., Велтон М., Рейнольдс К., Мантнер П., Велтон П.К., Хе Дж.
Глобальное бремя гипертонии: анализ мировых данных.Ланцет. 2005; 365 (9455): 217–23. [PubMed] [Google Scholar] - Келли Т., Ян В., Чен С.С., Рейнольдс К., Хе Дж.
Глобальное бремя ожирения в 2005 г. и прогнозы до 2030 г. Int J Obes. 2008. 32 (9): 1431–7. [PubMed] [Google Scholar] - Шоу Дж. Э., Сикри Р. А., Зиммет П. З.
Глобальные оценки распространенности диабета на 2010 и 2030 годы. Diabetes Res Clin Pract. 2010. 87 (1): 4–14. [PubMed] [Google Scholar] - Мисра А., Хурана Л.
Ожирение и метаболический синдром в развивающихся странах. J Clin Endocrinol Metab.2008; 93 (11
Дополнение 1): S9–30. [PubMed] [Google Scholar] - Всемирная организация здравоохранения
Здоровая диета
2015. [цитируется 30 января 2018 г.]. Доступно по адресу: http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs394/en/ - Boy E, Mannar V, Pandav C, de Benoist B, Viteri F, Fontaine O, et al.
Достижения, проблемы и новые многообещающие подходы к борьбе с дефицитом витаминов и минералов. Nutr Rev.2009; 67
Приложение 1: S24–30. [PubMed] [Google Scholar] - Fortmann SP, Burda BU, Senger CA, Lin JS, Whitlock EP.Витаминные и минеральные добавки в первичной профилактике сердечно-сосудистых заболеваний и рака: обновленный систематический обзор данных для Целевой группы профилактических служб США. Ann Intern Med. 2013. 159 (12): 824–34. [PubMed] [Google Scholar]
- Siri-Tarino PW, Sun Q, Hu FB, Krauss RM.
Метаанализ проспективных когортных исследований, оценивающих связь насыщенных жиров с сердечно-сосудистыми заболеваниями. Am J Clin Nutr. 2010. 91 (3): 535–46. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] - Miller DD, Welch RM.Стратегии продовольственной системы для предотвращения недостаточности питательных микроэлементов. Продовольственная политика. 2013; 42: 115–28. [Google Scholar]
- Десаи К.К., Хуанг Дж., Локхандвала А., Фернандес А., Риаз И.Б., Альперт Дж. С..
Роль витаминных добавок в профилактике сердечно-сосудистых заболеваний. Clin Cardiol. 2014; 37 (9): 576–81. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] - Martini LA, Catania AS, Ferreira SR.
Роль витаминов и минералов в профилактике и лечении сахарного диабета 2 типа. Nutr Rev.2010. 68 (6): 341–54. [PubMed] [Google Scholar] - Бергер С., Раман Дж., Вишванатан Р., Жак П. Ф., Джонсон Э. Дж.
Диетический холестерин и сердечно-сосудистые заболевания: систематический обзор и метаанализ. Am J Clin Nutr. 2015; 102 (2): 276–94. [PubMed] [Google Scholar] - Siscovick DS, Barringer TA, Fretts AM, Wu JH, Lichtenstein AH, Costello RB, et al.
Добавка полиненасыщенных жирных кислот омега-3 (рыбий жир) и профилактика клинических сердечно-сосудистых заболеваний: научные рекомендации Американской кардиологической ассоциации.Тираж. 2017; 135 (15): e867–84. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] - Hu FB.
Анализ структуры питания: новое направление в эпидемиологии питания. Curr Opin Lipidol. 2002; 13 (1): 3–9. [PubMed] [Google Scholar] - де Лоргерил М., Рено С., Мамель Н., Сален П., Мартин Дж. Л., Монжо И. и др.
Средиземноморская диета, богатая альфа-линоленовой кислотой, во вторичной профилактике ишемической болезни сердца. Ланцет. 1994; 343 (8911): 1454–9. [PubMed] [Google Scholar] - Шен Дж., Уилмот К.А., Гасемзаде Н., Моллой Д.Л., Буркман Дж., Меконнен Дж. И др.Средиземноморские диеты и здоровье сердечно-сосудистой системы. Annu Rev Nutr. 2015; 35: 425–49. [PubMed] [Google Scholar]
- Люси П.Л., Штеффен Л.М., Стивенс Дж.
Прием пищи и развитие метаболического синдрома: исследование риска атеросклероза в сообществах. Тираж. 2008. 117 (6): 754–61. [PubMed] [Google Scholar] - McEvoy CT, Cardwell CR, Woodside JV, Young IS, Hunter SJ, McKinley MC.
Апостериорные модели питания связаны с риском диабета 2 типа: результаты систематического обзора и метаанализа.J Acad Nutr Diet. 2014; 114 (11): 1759-75 e4. [PubMed] [Google Scholar] - Попкин Б.М.
Модели питания и переходы. Popul Dev Rev.1993: 138–57. [Google Scholar] - Попкин Б.М.
Переход к питанию и ожирение в развивающихся странах. J Nutr. 2001; 131 (3): 871С – 3С. [PubMed] [Google Scholar] - Гранди С.М.
Пандемия метаболического синдрома. Артериосклер Thromb Vasc Biol. 2008. 28 (4): 629–36. [PubMed] [Google Scholar] - Ниу К., Момма Х., Кобаяши Й., Гуан Л., Чуджо М., Отомо А. и др.Традиционная японская диета и продольные изменения факторов риска сердечно-сосудистых заболеваний у практически здоровых взрослых японцев. Eur J Nutr. 2016; 55 (1): 267–79. [PubMed] [Google Scholar]
- Song Y, Joung H.
Традиционный корейский режим питания и нарушения метаболического синдрома. Нутр Метаб Кардиоваск Дис. 2012. 22 (5): 456–62. [PubMed] [Google Scholar] - Тада Н., Маруяма С., Коба С., Танака Х., Биру С., Терамото Т. и др.
Японский диетический образ жизни и сердечно-сосудистые заболевания.J Atheroscler Thromb. 2011. 18 (9): 723–34. [PubMed] [Google Scholar] - Епископ Н.А., Гуаренте Л.
Генетические связи между диетой и продолжительностью жизни: общие механизмы от дрожжей до человека. Nat Rev Genet. 2007. 8 (11): 835–44. [PubMed] [Google Scholar] - Коэн Х.Й., Миллер С., Биттерман К.Дж., Уолл Н.Р., Хеккинг Б., Кесслер Б. и др.
Ограничение калорийности способствует выживанию клеток млекопитающих за счет индукции деацетилазы SIRT1. Наука. 2004. 305 (5682): 390–2. [PubMed] [Google Scholar] - Rogina B, Helfand SL.Sir2 обеспечивает долголетие на мухе путем ограничения калорийности. Proc Natl Acad Sci USA. 2004. 101 (45): 15998–6003. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
- Astrup A, Dyerberg J, Selleck M, Stender S.
Переход в режим питания и его связь с развитием ожирения и связанных с ним хронических заболеваний. Obes Rev.2008; 9
Дополнение 1: 48–52. [PubMed] [Google Scholar] - Редди К.С., Юсуф С.
Возникающая эпидемия сердечно-сосудистых заболеваний в развивающихся странах. Тираж.1998. 97 (6): 596–601. [PubMed] [Google Scholar] - Гренендик Дж., Агеллон Л. Б., Михалак М.
Как справиться со стрессом эндоплазматического ретикулума сердечно-сосудистой системы. Annu Rev Physiol. 2013; 75: 49–67. [PubMed] [Google Scholar] - Цао С.С., Кауфман Р.Дж.
Стресс эндоплазматического ретикулума и окислительный стресс в решении судьбы клеток и болезни человека. Сигнал антиоксидантного окислительно-восстановительного потенциала. 2014. 21 (3): 396–413. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] - Hotamisligil GS, Davis RJ.
Сигнализация клеток и стрессовые реакции.Cold Spring Harb Perspect Biol. 2016; 8 (10). [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] - Mennen LI, Walker R, Bennetau-Pelissero C, Scalbert A.
Риски и безопасность употребления полифенолов. Am J Clin Nutr. 2005; 81 (1
Дополнение): 326S – 9S. [PubMed] [Google Scholar] - Suez J, Korem T., Zeevi D, Zilberman-Schapira G, Thaiss CA, Maza O, et al.
Искусственные подсластители вызывают непереносимость глюкозы, изменяя микробиоту кишечника. Природа. 2014. 514 (7521): 181–6. [PubMed] [Google Scholar] - Чой С.В., Фризо С.Эпигенетика: новый мост между питанием и здоровьем. Adv Nutr. 2010; 1 (1): 8–16. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
- Daniel M, Tollefsbol TO.
Эпигенетическая связь старения, рака и питания. J Exp Biol. 2015; 218 (Pt 1): 59–70. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] - Hardy TM, Tollefsbol TO.
Эпигенетическая диета: влияние на эпигеном и рак. Эпигеномика. 2011; 3 (4): 503–18. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] - Даффи К.Дж., Попкин Б.М.
Кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы: это то, что на ужин?
Am J Clin Nutr.2008; 88 (6): 1722С – 32С. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] - Ли А.Х., Скапа Е.Ф., Коэн Д.Е., Глимчер Л.Х.
Регуляция липогенеза печени фактором транскрипции XBP1. Наука. 2008. 320 (5882): 1492–6. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] - Softic S, Cohen DE, Kahn CR.
Роль диетической фруктозы и липогенеза De Novo в печени при ожирении печени. Dig Dis Sci. 2016; 61 (5): 1282–93. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] - Робертсон Р.П.
Хронический окислительный стресс как центральный механизм токсичности глюкозы в бета-клетках островков поджелудочной железы при диабете.J Biol Chem. 2004. 279 (41): 42351–4. [PubMed] [Google Scholar] - Stanhope KL.
Роль фруктозосодержащих сахаров в эпидемиях ожирения и метаболического синдрома. Annu Rev Med. 2012; 63: 329–43. [PubMed] [Google Scholar] - Никлин П., Бергман П., Чжан Б., Триантафеллоу Е., Ван Х., Найфелер Б. и др.
Двунаправленный транспорт аминокислот регулирует mTOR и аутофагию. Клетка. 2009. 136 (3): 521–34. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] - Ван С., Цун З.Й., Вольфсон Р.Л., Шен К., Вьянт Г.А., Плованич М.Э. и др.Обмен веществ. Лизосомный переносчик аминокислот SLC38A9 сигнализирует о достаточности аргинина для mTORC1. Наука. 2015; 347 (6218): 188–94. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
- Sabatini DM.
Двадцать пять лет mTOR: открытие связи между питательными веществами и ростом. Proc Natl Acad Sci USA. 2017; 114 (45): 11818–25. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] - Хуанг П., Чандра В., Растинежад Ф.
Структурный обзор суперсемейства ядерных рецепторов: понимание физиологии и терапии.Annu Rev Physiol. 2010. 72: 247–72. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] - Хустед А.С., Трауэльсен М., Руденко О., Хьорт С.А., Шварц Т.В.
GPCR-опосредованная передача сигналов метаболитов. Cell Metab. 2017; 25 (4): 777–96. [PubMed] [Google Scholar] - Георгиади А., Керстен С.
Механизмы регуляции генов жирными кислотами. Adv Nutr. 2012. 3 (2): 127–34. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] - Posner BM, Cobb JL, Belanger AJ, Cupples LA, D’Agostino RB, Stokes J., 3rd
Диетические липидные предикторы ишемической болезни сердца у мужчин.Фрамингемское исследование. Arch Intern Med. 1991. 151 (6): 1181–7. [PubMed] [Google Scholar] - Calder PC.
Функциональная роль жирных кислот и их влияние на здоровье человека. JPEN J Parenter Enteral Nutr. 2015; 39 (1
Дополнение): 18S – 32S. [PubMed] [Google Scholar] - Пардо В., Гонсалес-Родригес А., Мунтане Дж., Козма С.К., Вальверде А.М.
Роль гепатоцитов S6K1 в стрессе эндоплазматического ретикулума, вызванном пальмитиновой кислотой, липотоксичности, инсулинорезистентности и в защите, индуцированной олеиновой кислотой. Food Chem Toxicol.2015; 80: 298–309. [PubMed] [Google Scholar] - Риччи М., Одоарди М.Р., Карулли Л., Анзивино С., Баллестри С., Пинетти А. и др.
Дифференциальное влияние олеиновой и пальмитиновой кислот на накопление липидов и апоптоз в культивируемых гепатоцитах. J Gastroenterol Hepatol. 2009. 24 (5): 830–40. [PubMed] [Google Scholar] - Губы П.
Дефицит витамина D и вторичный гиперпаратиреоз у пожилых людей: последствия потери костной массы и переломов и терапевтические последствия. Endocr Rev.2001; 22 (4): 477–501.[PubMed] [Google Scholar] - Штольцфус Р.Дж., Дрейфус М.Л.
Рекомендации по применению добавок железа для профилактики и лечения железодефицитной анемии: Ilsi Press;
Вашингтон; 1998. [Google Scholar] - Berridge MJ.
Передача сигналов витамина D о здоровье и болезни. Biochem Biophys Res Commun. 2015; 460 (1): 53–71. [PubMed] [Google Scholar] - Карппанен Х., Мерваала Э.
Потребление натрия и гипертония. Prog Cardiovasc Dis. 2006. 49 (2): 59–75. [PubMed] [Google Scholar] - Lecerf JM, de Lorgeril M.Диетический холестерин: от физиологии до сердечно-сосудистого риска. Br J Nutr. 2011; 106 (1): 6–14. [PubMed] [Google Scholar]
- Zwicker BL, Agellon LB.
Транспортная и биологическая активность желчных кислот. Int J Biochem Cell Biol. 2013. 45 (7): 1389–98. [PubMed] [Google Scholar] - Vega H, Agellon LB, Michalak M.
Рост промоторов протеостаза. IUBMB Life. 2016; 68 (12): 943–54. [PubMed] [Google Scholar] - Грюнендик Дж., Ли Д., Юнг Дж., Дайк Дж. Р., Лопасчук Г. Д., Агеллон Л. Б. и др.
Ингибирование механизма ответа развернутого белка предотвращает фиброз сердца.PLoS One. 2016; 11 (7): e0159682. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] - Rani S, Sreenivasaiah PK, Kim JO, Lee MY, Kang WS, Kim YS, et al.
Тауроурсодезоксихолевая кислота (TUDCA) ослабляет ремоделирование сердца, вызванное перегрузкой давлением, за счет снижения стресса эндоплазматического ретикулума. PLoS One. 2017; 12 (4): e0176071. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] - den Besten G, van Eunen K, Groen AK, Venema K, Reijngoud DJ, Bakker BM.
Роль короткоцепочечных жирных кислот во взаимодействии между диетой, кишечной микробиотой и энергетическим обменом хозяина.J Lipid Res. 2013. 54 (9): 2325–40. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] - Самуэль Б.С., Шайто А., Мотоике Т., Рей Ф. Э., Бэкхед Ф., Манчестер Дж. К. и др.
Воздействие микробиоты кишечника на ожирение хозяина модулируется короткоцепочечным рецептором, связывающим жирные кислоты с G-белком, Gpr41. Proc Natl Acad Sci USA. 2008. 105 (43): 16767–72. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] - Heim KE, Tagliaferro AR, Bobilya DJ.
Флавоноидные антиоксиданты: химия, метаболизм и взаимосвязь между структурой и активностью.J Nutr Biochem. 2002. 13 (10): 572–84. [PubMed] [Google Scholar] - Шей Дж., Эльбаз Х.А., Ли И., Зильске С.П., Малек М.Х., Хаттеманн М.
Молекулярные механизмы и терапевтические эффекты (-) — эпикатехина и других полифенолов при раке, воспалении, диабете и нейродегенерации. Oxid Med Cell Longev. 2015; 2015: 181260. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] - Кубов С., Хобсон Л., Искандар М.М., Сабалли К., Доннелли Д.Д., Агеллон Л.Б.
Экстракт ирландского картофеля (Solanum tuberosum L.) снижает прибавку в весе и ожирение, а также улучшает контроль уровня глюкозы в мышиной модели ожирения, вызванного диетой.Mol Nutr Food Res. 2014. 58 (11): 2235–8. [PubMed] [Google Scholar] - Кардона Ф., Андрес-Лакуева С., Тулипани С., Тинахонес Ф. Дж., Кейпо-Ортуно Мичиган.
Польза полифенолов для микробиоты кишечника и влияние на здоровье человека. J Nutr Biochem. 2013. 24 (8): 1415–22. [PubMed] [Google Scholar] - Klein CB, King AA.
Генотоксичность генистеина: критические соображения относительно дозы воздействия in vitro. Toxicol Appl Pharmacol. 2007. 224 (1): 1–11. [PubMed] [Google Scholar] - Ритдженс И.М., Боерсма М.Г., Хаан Л., Спенкелинк Б., Авад Х.М., Кнуббен Н.Х. и др.Прооксидантная химия природных антиоксидантов витамина C, витамина E, каротиноидов и флавоноидов. Environ Toxicol Pharmacol. 2002; 11 (3-4): 321–33. [PubMed] [Google Scholar]
- Taguer M, Maurice CF.
Сложное взаимодействие диеты, ксенобиотиков и микробного метаболизма в кишечнике: последствия для клинических исходов. Clin Pharmacol Ther. 2016; 99 (6): 588–99. [PubMed] [Google Scholar] - Джонстон Дж. Д., Ордовас Дж. М., Шеер Ф. А., Турек Ф. В..
Циркадные ритмы, метаболизм и хроническое питание у грызунов и людей.Adv Nutr. 2016; 7 (2): 399–406. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] - Dallman MF.
Стресс-индуцированное ожирение и эмоциональная нервная система. Trends Endocrinol Metab. 2010. 21 (3): 159–65. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] - Фейл Р., Фрага М.Ф.
Эпигенетика и окружающая среда: новые закономерности и последствия. Nat Rev Genet. 2012. 13 (2): 97–109. [PubMed] [Google Scholar] - Киру И., Цигос К.
Гормоны стресса: физиологический стресс и регуляция обмена веществ.Curr Opin Pharmacol. 2009. 9 (6): 787–93. [PubMed] [Google Scholar] - Яениш Р., Берд А.
Эпигенетическая регуляция экспрессии генов: как геном объединяет внутренние и внешние сигналы. Нат Жене. 2003; 33
Дополнение: 245–54. [PubMed] [Google Scholar] - Николия В., Лукарелли М., Фусо А.
Окружающая среда, эпигенетика и нейродегенерация: основное внимание уделяется питанию при болезни Альцгеймера. Exp Gerontol. 2015; 68: 8–12. [PubMed] [Google Scholar] - Ордовас Дж. М., Смит К. Э.
Эпигенетика и сердечно-сосудистые заболевания.Nat Rev Cardiol. 2010. 7 (9): 510–9. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] - Теслович Т.М., Мусунуру К., Смит А.В., Эдмондсон А.С., Стилиану И.М., Косеки М. и др.
Биологическая, клиническая и популяционная значимость 95 локусов липидов крови. Природа. 2010. 466 (7307): 707–13. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] - Чамун Э., Матч Д.М., Аллен-Верко Э., Бухгольц А.С., Дункан А.М., Сприет Л.Л. и др.
Обзор связи между полиморфизмами единичных нуклеотидов во вкусовых рецепторах, пищевым поведением и здоровьем.Crit Rev Food Sci Nutr. 2018. 58 (2): 194–207. [PubMed] [Google Scholar] - Ван Л.Дж., Ван Дж., Ли Н, Ге Л., Ли Б.Л., Сонг Б.Л.
Молекулярная характеристика вариантов NPC1L1, идентифицированных из поглотителей с низким содержанием холестерина. J Biol Chem. 2011. 286 (9): 7397–408. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] - Muendlein A, Leiherer A, Saely CH, Rein P, Zanolin D, Kinz E, et al.
Общие однонуклеотидные полиморфизмы в локусе гена NPC1L1 достоверно предсказывают сердечно-сосудистый риск у пациентов с коронарной болезнью.Атеросклероз. 2015; 242 (1): 340–5. [PubMed] [Google Scholar] - Link JC, Reue K.
Генетическая основа половых различий при ожирении и липидном обмене. Annu Rev Nutr. 2017; 37: 225–45. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] - Regitz-Zagrosek V, Kararigas G.
Механические пути половых различий при сердечно-сосудистых заболеваниях. Physiol Rev.2017; 97 (1): 1–37. [PubMed] [Google Scholar] - Сугияма М.Г., Агеллон Л.Б.
Половые различия в липидном обмене и риске метаболических заболеваний.Biochem Cell Biol. 2012; 90 (2): 124–41. [PubMed] [Google Scholar] - Варламов О., Бетеа К.Л., Робертс Коннектикут, мл.
Половые различия в метаболизме липидов и глюкозы. Фронт-эндокринол (Лозанна). 2014; 5: 241. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] - Freire AC, Basit AW, Choudhary R, Piong CW, Merchant HA.
Имеет ли значение секс? Влияние пола на физиологию желудочно-кишечного тракта и доставку лекарств. Int J Pharm. 2011. 415 (1-2): 15–28. [PubMed] [Google Scholar] - Дхаривал А., Чонг Дж., Хабиб С., Кинг И.Л., Агеллон Л. Б., Ся Дж.MicrobiomeAnalyst: веб-инструмент для комплексного статистического, визуального и мета-анализа данных микробиома.
Nucleic Acids Res. 2017; 45 W1: W180–8. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] - О’Тул П.У., Джеффри И.Б.
Микробиота кишечника и старение. Наука. 2015; 350 (6265): 1214–5. [PubMed] [Google Scholar] - Ридаура В.К., Фейт Дж. Дж., Рей Ф. Е., Ченг Дж., Дункан А. Э., Кау А. Л. и др.
Микробиота кишечника близнецов, не согласных с ожирением, модулирует метаболизм у мышей. Наука. 2013; 341 (6150): 1241214.[Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] - Смит М.И., Яцуненко Т., Манари М.Дж., Трехан И., Мкакося Р., Ченг Дж. И др.
Микробиомы кишечника малавийских пар близнецов не соответствуют квашиоркору. Наука. 2013. 339 (6119): 548–54. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] - Davie JR.
Ингибирование активности гистондеацетилазы бутиратом. J Nutr. 2003; 133 (7
Дополнение): 2485S – 93S. [PubMed] [Google Scholar] - Коллинз Дж., Робинсон С., Данхоф Х., Кнетч К.В., ван Лиувен Х.С., Лоули Т.Д. и др.Диетическая трегалоза увеличивает вирулентность эпидемии Clostridium difficile. Природа. 2018; 553 (7688): 291–4. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
- Drover VA, Agellon LB.
Регулирование гена холестерин-7альфа-гидроксилазы человека (CYP7A1) гормоном щитовидной железы у трансгенных мышей. Эндокринология. 2004. 145 (2): 574–81. [PubMed] [Google Scholar] - Agellon LB, Drover VA, Cheema SK, Gbaguidi GF, Walsh A.
Диетический холестерин не может стимулировать ген холестерин-7альфа-гидроксилазы человека (CYP7A1) у трансгенных мышей.J Biol Chem. 2002; 277 (23): 20131–4. [PubMed] [Google Scholar] - Jiang XC, Agellon LB, Walsh A, Breslow JL, Tall A.
Диетический холестерин увеличивает транскрипцию гена белка-переносчика сложного холестерилового эфира человека у трансгенных мышей. Зависимость от естественных фланкирующих последовательностей. J Clin Invest. 1992. 90 (4): 1290–5. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] - Уолш А., Азролан Н., Ван К., Марсильяно А., О’Коннелл А., Бреслоу Дж. Л..
Экспрессия гена апоА-I человека в кишечнике у трансгенных мышей контролируется участком ДНК 3 ‘от гена в промоторе соседнего конвергентно транскрибируемого гена апоС-III.J Lipid Res. 1993. 34 (4): 617–23. [PubMed] [Google Scholar] - Hsu PD, Lander ES, Zhang F.
Разработка и применение CRISPR-Cas9 для геномной инженерии. Клетка. 2014. 157 (6): 1262–78. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] - Piening BD, Zhou W, Contrepois K, Rost H, Gu Urban GJ, Mishra T. и др.
Интегративные личные профили омики в периоды набора веса и потери веса.
Cell Syst. 2018; 6 (2): 157-70 e8. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] - Huang da W.Шерман БТ
Лемпицки Р.А. Инструменты обогащения биоинформатики: пути к всестороннему функциональному анализу больших списков генов. Nucleic Acids Res. 2009. 37 (1): 1–13. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] - Канехиса М., Араки М., Гото С., Хаттори М., Хиракава М., Ито М. и др.
KEGG для связи геномов с жизнью и окружающей средой. Nucleic Acids Res. 2008; 36 (выпуск базы данных): D480–4. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] - Ся Дж., Беннер М.Дж., Хэнкок Р.Э.
NetworkAnalyst — интегративные подходы к сетевому анализу и визуальному исследованию межбелкового взаимодействия.Nucleic Acids Res. 2014; 42 (выпуск веб-сервера): W167-74. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
Витамины и минералы — HelpGuide.org
Статья Гарвардского здравоохранения
Вы получаете то, что вам нужно?
Витамины и минералы являются незаменимыми питательными веществами, потому что они выполняют сотни функций в организме. Существует тонкая грань между получением достаточного количества этих питательных веществ (что полезно для здоровья) и получением слишком большого количества (что в конечном итоге может навредить вам). Здоровая диета остается лучшим способом получить достаточное количество необходимых вам витаминов и минералов.
Основные питательные вещества для вашего тела
Каждый день ваше тело производит кожу, мышцы и кости. Он производит насыщенную красную кровь, которая доставляет питательные вещества и кислород к отдаленным заставам, и посылает нервные сигналы, проносящиеся на тысячи миль по мозговым и телесным путям. Он также формулирует химические посланники, которые курсируют от одного органа к другому и издают инструкции, которые помогают поддерживать вашу жизнь.
Но для всего этого вашему организму требуется сырье. К ним относятся как минимум 30 витаминов, минералов и диетических компонентов, которые необходимы вашему организму, но не могут производить самостоятельно в достаточных количествах.
Витамины и минералы считаются незаменимыми питательными веществами, поскольку действуя согласованно, они выполняют сотни функций в организме. Они укрепляют кости, заживляют раны и укрепляют вашу иммунную систему. Они также превращают пищу в энергию и восстанавливают клеточные повреждения.
Но попытка уследить за тем, что делают все эти витамины и минералы, может сбивать с толку. Прочтите достаточное количество статей по этой теме, и ваши глаза наверняка поплывут среди алфавитных ссылок на эти питательные вещества, которые известны в основном по их инициалам (например, витамины A, B, C, D, E и K — чтобы назвать просто немного).
Из этой статьи вы лучше поймете, что эти витамины и минералы на самом деле делают в организме, и почему вы хотите быть уверены, что получаете их в достаточном количестве.
Микроэлементы, играющие большую роль в организме
Витамины и минералы часто называют микронутриентами, потому что вашему организму они нужны лишь в незначительном количестве. Однако отсутствие даже этих небольших количеств фактически гарантирует болезнь. Вот несколько примеров заболеваний, которые могут возникнуть в результате дефицита витаминов:
- Цинга. Старые моряки узнали, что жизнь в течение нескольких месяцев без свежих фруктов и овощей — основных источников витамина С — вызывает кровоточивость десен и вялость, вызванную цингой.
- Слепота. В некоторых развивающихся странах люди все еще слепнут из-за дефицита витамина А.
- Рахит. Дефицит витамина D может вызвать рахит — состояние, характеризующееся мягкими и слабыми костями, которое может привести к деформациям скелета, например, к искривленным ногам. Отчасти для борьбы с рахитом U.С. обогащает молоко витамином D с 1930-х годов.
Так же, как недостаток основных микронутриентов может нанести существенный вред вашему организму, получение достаточного количества может принести значительную пользу. Некоторые примеры этих преимуществ:
- Крепкие кости. Комбинация кальция, витамина D, витамина К, магния и фосфора защищает ваши кости от переломов.
- Предотвращает врожденные дефекты. Прием добавок фолиевой кислоты на ранних сроках беременности помогает предотвратить врожденные дефекты головного мозга и позвоночника у потомства.
- Здоровые зубы. Минеральный фторид не только способствует образованию костей, но и предотвращает возникновение или ухудшение кариеса.
Разница между витаминами и минералами
Хотя все они считаются микронутриентами, витамины и минералы различаются по основным параметрам. Витамины являются органическими и могут расщепляться под действием тепла, воздуха или кислоты. Минералы неорганические и сохраняют свою химическую структуру.
Так почему это важно? Это означает, что минералы, содержащиеся в почве и воде, легко попадают в ваше тело через растения, рыбу, животных и жидкости, которые вы потребляете.Но сложнее доставить витамины из продуктов питания и других источников в организм, потому что приготовление пищи, хранение и простое пребывание на воздухе могут деактивировать эти более хрупкие соединения.
Взаимодействие — хорошее и плохое
Многие микроэлементы взаимодействуют друг с другом. Витамин D позволяет вашему организму собирать кальций из пищевых источников, проходящих через пищеварительный тракт, а не из костей. Витамин С помогает усваивать железо.
Однако взаимодействие микронутриентов не всегда совместимо.Например, витамин С блокирует способность вашего организма усваивать необходимый минерал медь. И даже незначительное переизбыток минерального марганца может усугубить дефицит железа.
Более пристальный взгляд на водорастворимые витамины
Водорастворимые витамины упакованы в водянистые части продуктов, которые вы едите. Они всасываются непосредственно в кровоток, когда пища расщепляется во время пищеварения или растворяется в добавках.
Поскольку большая часть вашего тела состоит из воды, многие водорастворимые витамины легко циркулируют в вашем теле.Ваши почки постоянно регулируют уровень водорастворимых витаминов, выводя излишки из организма с мочой.
Водорастворимые витамины
витамины группы B
- Биотин (витамин B7)
- Фолиевая кислота (фолат, витамин B9)
- Ниацин (витамин B3)
- Пантотеновая кислота (витамин B5
- Рибофлавин (витамин B2)
- Тиамин (витамин B1)
- Витамин B6
- Витамин B12
Витамин C
Что они делают
Хотя водорастворимые витамины выполняют множество задач в организме, одна из самых важных — помогает высвобождать найденную энергию. в еде, которую вы едите.Другие помогают сохранить ткани здоровыми. Вот несколько примеров того, как различные витамины помогают поддерживать здоровье:
- Высвобождение энергии. Некоторые витамины группы B являются ключевыми компонентами определенных коферментов (молекул, которые помогают ферментам), которые помогают высвобождать энергию из пищи.
- Производство энергии. Тиамин, рибофлавин, ниацин, пантотеновая кислота и биотин участвуют в производстве энергии.
- Постройте белки и клетки. Витамины B6, B12 и фолиевая кислота метаболизируют аминокислоты (строительные блоки белков) и помогают клеткам размножаться.
- Сделайте коллаген. Одна из многих ролей, которые играет витамин С, — способствовать выработке коллагена, который связывает раны, поддерживает стенки кровеносных сосудов и формирует основу для зубов и костей.
Слова для мудрых
Вопреки распространенному мнению, некоторые водорастворимые витамины могут оставаться в организме в течение длительного времени. Вероятно, у вас в печени есть запас витамина B12 на несколько лет. И даже запасов фолиевой кислоты и витамина С может хватить более чем на пару дней.
Однако, как правило, уровень водорастворимых витаминов следует пополнять каждые несколько дней.
Просто имейте в виду, что существует небольшой риск того, что потребление большого количества некоторых из этих микроэлементов в виде добавок может быть весьма вредным. Например, очень высокие дозы B6 — во много раз превышающие рекомендованное количество в 1,3 миллиграмма (мг) в день для взрослых — могут повредить нервы, вызывая онемение и мышечную слабость.
Более пристальный взгляд на жирорастворимые витамины
Вместо того, чтобы легко ускользать в кровоток, как большинство водорастворимых витаминов, жирорастворимые витамины попадают в кровь через лимфатические каналы в стенке кишечника (см. Иллюстрацию).Многие жирорастворимые витамины перемещаются по телу только в сопровождении белков, которые действуют как переносчики.
Всасывание жирорастворимых витаминов
- Пища, содержащая жирорастворимые витамины, проглатывается.
- Пища переваривается кислотой желудка, а затем попадает в тонкий кишечник, где переваривается дальше. Желчь необходима для усвоения жирорастворимых витаминов. Это вещество, которое вырабатывается в печени, попадает в тонкий кишечник, где расщепляет жиры.Затем питательные вещества всасываются через стенку тонкой кишки.
- При всасывании жирорастворимые витамины попадают в лимфатические сосуды, прежде чем попасть в кровоток. В большинстве случаев жирорастворимые витамины необходимо сочетать с белком, чтобы они могли проходить через организм.
- Эти витамины используются во всем организме, но излишки накапливаются в печени и жировых тканях.
- Поскольку необходимы дополнительные количества этих витаминов, ваше тело использует резервы, выпуская их в кровоток из печени.
Жирная пища и масла являются резервуаром для четырех жирорастворимых витаминов. Внутри вашего тела жировые ткани и печень действуют как главные «загоны» для этих витаминов и высвобождают их по мере необходимости.
В некоторой степени эти витамины можно рассматривать как микронутриенты с замедленным высвобождением. Их можно употреблять время от времени, возможно, с интервалом в несколько недель или месяцев, а не ежедневно, и при этом насытиться. Ваше тело избавляется от лишнего и постепенно распределяет его, чтобы удовлетворить ваши потребности.
Жирорастворимые витамины
- Витамин A
- Витамин D
- Витамин E
- Витамин K
Что они делают
Вместе этот квартет витаминов помогает сохранить ваши глаза, кожу, легкие, желудочно-кишечный тракт и нервную систему в хорошем ремонте. Вот некоторые из других важных ролей, которые играют эти витамины:
- Строит кости. Образование костей было бы невозможно без витаминов A, D и K.
- Защитите зрение. Витамин А также помогает поддерживать здоровье клеток и защищает ваше зрение.
- Взаимодействуйте положительно. Без витамина Е вашему организму было бы трудно усваивать и накапливать витамин А.
- Защитите свой организм. Витамин Е также действует как антиоксидант (соединение, которое помогает защитить организм от повреждения нестабильными молекулами).
Слова для мудрых
Поскольку жирорастворимые витамины хранятся в организме в течение длительного времени, уровень токсичности может расти.Это наиболее вероятно, если вы принимаете пищевые добавки. Очень редко можно получить слишком много витамина только из пищи.
Более пристальный взгляд на основные минералы
Организму требуется и хранится довольно большое количество основных минералов. Эти минералы не более важны для вашего здоровья, чем микроэлементы; они просто присутствуют в вашем теле в большем количестве.
Основные минералы проходят через тело различными путями. Калий, например, быстро всасывается в кровоток, где он свободно циркулирует и выводится почками, как водорастворимый витамин.Кальций больше похож на жирорастворимый витамин, потому что ему требуется носитель для абсорбции и транспортировки.
Основные минералы
- Кальций
- Хлорид
- Магний
- Фосфор
- Калий
- Натрий
- Сера
Что они делают
Одна из ключевых задач основных минералов воды — поддерживать надлежащий баланс воды в теле. При этом ведущую роль играют натрий, хлорид и калий. Три других основных минерала — кальций, фосфор и магний — важны для здоровья костей.Сера помогает стабилизировать белковые структуры, в том числе те, из которых состоят волосы, кожа и ногти.
Слова для мудрых
Избыточное содержание одного основного минерала может привести к дефициту другого. Подобные дисбалансы обычно вызваны перегрузками от пищевых добавок. Вот два примера:
- Перегрузка соли. Кальций связывается с избытком натрия в организме и выводится из организма, когда организм чувствует, что уровень натрия необходимо снизить.Это означает, что если вы потребляете слишком много натрия с поваренной солью или обработанными продуктами, вы можете в конечном итоге потерять необходимый кальций, поскольку ваше тело избавляется от излишков натрия.
- Избыток фосфора. Точно так же слишком много фосфора может препятствовать вашей способности усваивать магний.
Более пристальный взгляд на микроэлементы
Наперсток может легко содержать дистилляцию всех микроэлементов, обычно присутствующих в вашем теле. Тем не менее, их вклад так же важен, как и вклад основных минералов, таких как кальций и фосфор, каждый из которых составляет более фунта веса вашего тела.
Микроэлементы
- Хром
- Медь
- Фторид
- Йод
- Железо
- Марганец
- Молибден
- Селен
- Цинк
Вот несколько примеров:
- Железо наиболее известно тем, что переносит кислород по всему телу.
- Фтор укрепляет кости и предотвращает разрушение зубов.
- Цинк способствует свертыванию крови, важен для вкуса и запаха, а также поддерживает иммунный ответ.
- Медь помогает формировать несколько ферментов, один из которых способствует метаболизму железа и образованию гемоглобина, переносящего кислород в кровь.
Другие микроэлементы выполняют не менее важную работу, например, помогают блокировать повреждение клеток тела и формировать части ключевых ферментов или повышать их активность.
Слова для мудрых
Минеральные следы взаимодействуют друг с другом, иногда таким образом, что это может вызвать дисбаланс. Слишком много одного может вызвать или способствовать дефициту другого.Вот несколько примеров:
- Незначительная перегрузка марганцем может усугубить дефицит железа. Слишком мало также может вызвать проблемы.
- Когда в организме слишком мало йода, производство гормонов щитовидной железы замедляется, вызывая вялость и увеличение веса, а также другие проблемы со здоровьем. Проблема усугубляется, если в организме слишком мало селена.
Разница между «достаточно» и «слишком много» микроэлементов часто незначительна. Как правило, пища является безопасным источником микроэлементов, но если вы принимаете добавки, важно убедиться, что вы не превышаете их безопасный уровень.
Более пристальный взгляд на антиоксиданты
Антиоксидант — это общий термин для любого соединения, которое может противодействовать нестабильным молекулам, таким как свободные радикалы, которые повреждают ДНК, клеточные мембраны и другие части клеток.
Клетки вашего тела естественным образом вырабатывают большое количество антиоксидантов, и их следует проявлять осторожность. Пища, которую вы едите, и, возможно, некоторые добавки, которые вы принимаете, являются еще одним источником антиоксидантных соединений. Каротиноиды (например, ликопин в помидорах и лютеин в капусте) и флавоноиды (например, антоцианы в чернике, кверцетин в яблоках и луке и катехины в зеленом чае) являются антиоксидантами.Витамины C и E и минерал селен также обладают антиоксидантными свойствами.
Почему свободные радикалы могут быть вредными
Свободные радикалы являются естественным побочным продуктом энергетического обмена, а также образуются ультрафиолетовыми лучами, табачным дымом и загрязнением воздуха. Им не хватает полного набора электронов, что делает их нестабильными, поэтому они крадут электроны у других молекул, повреждая эти молекулы в процессе.
Свободные радикалы имеют заслуженную репутацию причинять вред клеткам.Но они тоже могут быть полезны. Когда клетки иммунной системы собираются для борьбы с злоумышленниками, кислород, который они используют, порождает армию свободных радикалов, которые уничтожают вирусы, бактерии и поврежденные клетки организма в результате окислительного взрыва. Тогда витамин С может обезвредить свободные радикалы.
Как антиоксиданты могут помочь
Антиоксиданты способны нейтрализовать мародеров, таких как свободные радикалы, отдавая часть собственных электронов. Когда молекула витамина C или E приносит такую жертву, это может позволить критически важному белку, гену или клеточной мембране избежать повреждения.Это помогает разорвать цепную реакцию, которая может затронуть многие другие клетки.
Важно понимать, что термин «антиоксидант» отражает химическое свойство, а не конкретное питательное свойство. Каждое из питательных веществ, обладающих антиоксидантными свойствами, также имеет множество других аспектов, и их следует рассматривать индивидуально. Контекст также важен — в некоторых случаях, например, витамин С является антиоксидантом, а в других — прооксидантом.
Слова для мудрых
В статьях и рекламных объявлениях антиоксиданты рекламировались как способ замедлить старение, предотвратить сердечные заболевания, улучшить зрение и обуздать рак.А лабораторные исследования и многие крупномасштабные наблюдательные испытания (типа, которые запрашивают у людей их привычки в еде и употреблении добавок, а затем отслеживают характер их заболеваний) отметили преимущества диеты, богатой определенными антиоксидантами, а в некоторых случаях и антиоксидантных добавок.
Но результаты рандомизированных контролируемых испытаний (в которых людям назначается прием определенных питательных веществ или плацебо) не подтвердили многие из этих утверждений. Одно исследование, объединяющее результаты 68 рандомизированных испытаний с более чем 230 000 участников, показало, что люди, которым давали витамин Е, бета-каротин и витамин А, имели более высокий риск смерти, чем те, кто принимал плацебо.Оказалось, что таблетки с витамином С не оказывают никакого эффекта и незначительно снижает смертность от селена, но необходимы дальнейшие исследования этих питательных веществ.
Эти данные свидетельствуют о незначительной общей пользе антиоксидантов в форме таблеток. С другой стороны, многие исследования показывают, что люди, которые потребляют более высокие уровни этих антиоксидантов с пищей, имеют более низкий риск многих заболеваний.
В нижней строке? Здоровая диета — лучший способ получить антиоксиданты.
Введение в питательные вещества — питание человека
Цели обучения
К концу этой главы вы сможете:
- Опишите основные концепции питания, включая различные типы питательных веществ и калорий
- Опишите факторы, влияющие на ваш выбор продуктов питания и потребности в питании
- Опишите важность исследований и научных методов для понимания питания
- Опишите неполноценное питание и роль питания в здоровье и болезнях
Пища, которую мы едим, содержит питательные вещества.Питательные вещества — это вещества, необходимые организму для выполнения своих основных функций. Питательные вещества должны быть получены из нашего рациона, поскольку человеческий организм не синтезирует и не производит их. Питательные вещества выполняют одну или несколько из трех основных функций: они обеспечивают энергию, вносят вклад в структуру тела и / или регулируют химические процессы в организме. Эти основные функции позволяют нам обнаруживать окружающую среду и реагировать на нее, перемещаться, выделять отходы, дышать (дышать), расти и воспроизводиться. Существует шесть классов питательных веществ, необходимых организму для функционирования и поддержания общего состояния здоровья.Это углеводы, липиды, белки, вода, витамины и минералы. Пища также содержит непитательные вещества, которые могут быть вредными (например, естественные токсины, часто встречающиеся в растительной пище и добавках, таких как некоторые красители и консерванты) или полезными (например, антиоксиданты).
Питательные вещества, которые необходимы в больших количествах, называются макроэлементами. Есть три класса макроэлементов: углеводы, липиды и белки. Они могут метаболически превращаться в клеточную энергию. Энергия макроэлементов исходит из их химических связей.Эта химическая энергия преобразуется в клеточную энергию, которая затем используется для выполнения работы, позволяя нашему телу выполнять свои основные функции. Вода также является макроэлементом в том смысле, что вам необходимо ее большое количество, но, в отличие от других макроэлементов, она не дает калорий.
Единицей измерения пищевой энергии является калория. На этикетках пищевых продуктов количество «калорий» фактически эквивалентно каждой калории (со строчной буквой «c»), умноженной на одну тысячу.Килокалория (ккал) является синонимом слова «Калория» (с заглавной буквы «C») на этикетках пищевых продуктов в Канаде (т. Е. 1000 c = 1 ккал = 1 C). Калорийность — это количество энергии в виде тепла, необходимое для нагрева одного килограмма воды на один градус Цельсия. Большинство других стран используют килоджоуль (кДж) в качестве стандартной единицы энергии. Джоуль — это мера энергии, основанная на проделанной работе — энергия, необходимая для создания определенного количества силы. Поскольку калории и джоули являются показателями энергии, одно можно преобразовать в другое — 1 ккал = 4.18 кДж. Вода также является макроэлементом в том смысле, что вам необходимо ее большое количество, но, в отличие от других макроэлементов, она не дает калорий.
Углеводы
Углеводы — это молекулы, состоящие из углерода, водорода и кислорода. Основными источниками углеводов в пище являются зерновые, молоко, фрукты и крахмалистые овощи, такие как картофель. Некрахмалистые овощи также содержат углеводы, но в меньшем количестве. Углеводы широко классифицируются на две формы в зависимости от их химической структуры: простые углеводы, часто называемые простыми сахарами; и сложные углеводы.
Простые углеводы состоят из одной или двух основных единиц. Примеры простых сахаров включают сахарозу, тип сахара, который у вас есть в миске на столе для завтрака, и глюкозу, тип сахара, который циркулирует в вашей крови.
Сложные углеводы — это длинные цепи простых сахаров, которые могут быть неразветвленными или разветвленными. Во время пищеварения организм расщепляет усваиваемые сложные углеводы до простых сахаров, в основном глюкозы. Затем глюкоза транспортируется во все наши клетки, где она хранится, используется для производства энергии или используется для создания макромолекул.Клетчатка также является сложным углеводом, но не может расщепляться пищеварительными ферментами в кишечнике человека. В результате он проходит через пищеварительный тракт в непереваренном виде, если только бактерии, обитающие в толстой или толстой кишке, не разрушают его.
Один грамм усвояемых углеводов дает четыре килокалории энергии, необходимой клеткам тела для выполнения работы. Углеводы не только обеспечивают энергию и служат строительными блоками для более крупных макромолекул, но и необходимы для правильного функционирования нервной системы, сердца и почек.Как уже упоминалось, глюкоза может храниться в организме для использования в будущем. У людей запасающая молекула углеводов называется гликогеном, а у растений — крахмалом. Гликоген и крахмал — сложные углеводы.
Липиды
Липиды также представляют собой семейство молекул, состоящих из углерода, водорода и кислорода, но в отличие от углеводов они нерастворимы в воде. Липиды содержатся преимущественно в сливочном масле, масле, мясе, молочных продуктах, орехах и семенах, а также во многих обработанных пищевых продуктах.Три основных типа липидов — это триглицериды (триацилглицерины), фосфолипиды и стерины. Основная задача липидов — обеспечивать или хранить энергию. Липиды обеспечивают больше энергии на грамм, чем углеводы (девять килокалорий на грамм липидов против четырех килокалорий на грамм углеводов). Помимо накопления энергии, липиды служат основным компонентом клеточных мембран, окружают и защищают органы (в тканях, накапливающих жир), обеспечивают изоляцию, чтобы помочь в регулировании температуры, и регулируют многие другие функции в организме.
Белки
Белки — это макромолекулы, состоящие из цепочек субъединиц, называемых аминокислотами. Аминокислоты — это простые субъединицы, состоящие из углерода, кислорода, водорода и азота. Пищевые источники белков включают мясо, молочные продукты, морепродукты и различные растительные продукты, в первую очередь сою. Слово «белок» происходит от греческого слова, означающего «первостепенное значение», что хорошо описывает эти макроэлементы; в просторечии они также известны как «рабочие лошадки» жизни.Белки дают четыре килокалории энергии на грамм; однако обеспечение энергией — не самая важная функция белка. Белки обеспечивают структуру костей, мышц и кожи и играют роль в проведении большинства химических реакций, происходящих в организме. По оценкам ученых, в человеческом теле существует более ста тысяч различных белков. Генетические коды в ДНК — это в основном рецепты белков, которые определяют порядок, в котором 20 различных аминокислот связываются вместе, чтобы образовать тысячи определенных белков.
Рисунок 1.1 Макроэлементы: углеводы, липиды, белок и вода
Вода
Есть еще одно питательное вещество, которое нам необходимо иметь в больших количествах: вода. Вода не содержит углерода, но состоит из двух атомов водорода и одного кислорода на молекулу воды. Более 60 процентов вашего веса составляет вода. Без него ничто не могло бы перемещаться внутрь или из тела, не происходили бы химические реакции, не было бы мягких подушек для органов, а температура тела колебалась бы в широких пределах.В среднем взрослый человек потребляет чуть более двух литров воды в день из еды и питья вместе взятых.
Оценка калорийности
Энергия, содержащаяся в питательных веществах, дающих энергию, различается, поскольку питательные вещества, дающие энергию, состоят из разных типов химических связей. Углеводы или белки в пище дают около 4 килокалорий на грамм, тогда как триглицериды, составляющие жир, дают 9 килокалорий на грамм. Килокалория энергии выполняет в тысячу раз больше работы, чем калория.В таблице «Пищевая ценность» упакованных пищевых продуктов калории, указанные для конкретного продукта питания, на самом деле являются килокалориями.
Оценить количество калорий в пище, приготовленной на рынке, довольно просто, поскольку общее количество калорий в порции определенного продукта питания указано на панели «Факты о питании». Если вы хотите узнать количество калорий в завтраке, который вы съели сегодня утром, просто сложите количество калорий в каждой еде. Например, если вы съели одну порцию йогурта, содержащего 150 калорий, на которую вы насыпали половину чашки обезжиренных хлопьев мюсли, содержащей 209 калорий, и выпили стакан апельсинового сока, содержащий 100 калорий, общее количество калорий, которые вы потребляли за завтраком, составляет 150 + 209 + 100 = 459 калорий.Если у вас нет таблицы диетических данных для определенного продукта питания, например полстакана черники, и вы хотите узнать количество содержащихся в нем калорий, перейдите на веб-сайт Canadian Nutrient File, поддерживаемый Управлением по продовольствию правительства. Канады.
Качество пищевых продуктов: плотность питательных веществ
Одним из показателей качества пищи является количество содержащихся в ней питательных веществ по отношению к количеству энергии, которую она дает. Качественные продукты богаты питательными веществами, что означает, что они содержат много питательных веществ по сравнению с количеством калорий, которые они обеспечивают.Пища, богатая питательными веществами, является противоположностью «пустой калорийной» пищи, такой как газированные сладкие безалкогольные напитки, которые содержат много калорий и очень мало других питательных веществ, если вообще содержат. Качество пищи также связано с ее вкусом, текстурой, внешним видом, микробным содержанием и тем, насколько она нравится потребителям.
Микроэлементы — это питательные вещества, которые необходимы организму в меньших количествах, но все же необходимы для выполнения функций организма. Микроэлементы включают все необходимые минералы и витамины.Существует шестнадцать основных минералов и тринадцать витаминов (полный список и их основные функции см. В Таблице 1.1 «Минералы и их основные функции» и в Таблице 1.2 «Витамины и их основные функции»). В отличие от углеводов, липидов и белков, микронутриенты не являются источниками энергии (калорий), но они участвуют в процессе в качестве кофакторов или компонентов ферментов (то есть коферментов). Ферменты — это белки, которые катализируют химические реакции в организме и участвуют во всех аспектах функций организма, от производства энергии до переваривания питательных веществ и создания макромолекул.Микроэлементы играют в организме множество важных ролей.
Таблица 1.1 Минералы и их основные функции
| Минералы | Основные функции |
| Макрос | |
| Натрий | Баланс жидкости, нервная передача, сокращение мышц |
| Хлорид | Баланс жидкости, производство кислоты в желудке |
| Калий | Баланс жидкости, нервная передача, сокращение мышц |
| Кальций | Поддержание здоровья костей и зубов, нервная передача, сокращение мышц, свертывание крови |
| фосфор | Поддержание здоровья костей и зубов, кислотно-щелочной баланс |
| Магний | Производство белка, нервная передача, сокращение мышц |
| сера | Производство белка |
| След | |
| Утюг | Переносит кислород, способствует выработке энергии |
| цинк | Производство белков и ДНК, заживление ран, рост, функция иммунной системы |
| Йод | Производство, рост, метаболизм гормонов щитовидной железы |
| Селен | Антиоксидант |
| Медь | Коэнзим, метаболизм железа |
| Марганец | Коэнзим |
| Фторид | Поддержание здоровья костей и зубов, профилактика кариеса |
| Хром | Помогает инсулину в метаболизме глюкозы |
| Молибден | Коэнзим |
Минералы
Минералы — это твердые неорганические вещества, которые образуют кристаллы и классифицируются в зависимости от того, сколько их нам нужно.Микроэлементы, такие как молибден, селен, цинк, железо и йод, требуются всего в нескольких миллиграммах или меньше. Макроминералы, такие как кальций, магний, калий, натрий и фосфор, необходимы в сотнях миллиграммов. Многие минералы имеют решающее значение для функции ферментов, другие используются для поддержания баланса жидкости, наращивания костной ткани, синтеза гормонов, передачи нервных импульсов, сокращения и расслабления мышц и защиты от вредных свободных радикалов в организме, которые могут вызвать проблемы со здоровьем, такие как рак.
Витамины
Тринадцать витаминов делятся на водорастворимые и жирорастворимые. Водорастворимые витамины — это витамин С и все витамины группы В, в том числе тиамин, рибофлавин, ниацин, пантотеновая кислота, пиридоксин, биотин, фолат и кобаламин. Жирорастворимые витамины — это A, D, E и K. Витамины необходимы для выполнения многих функций в организме, таких как выработка красных кровяных телец, синтез костной ткани, а также участие в нормальном зрении, функционировании нервной системы и иммунной системе. системная функция.
Таблица 1.2 Витамины и их основные функции
| Витамины | Основные функции |
| Водорастворимый | |
| Тиамин (B1) | Коэнзим, способствующий энергетическому обмену |
| Рибофлавин (B2) | Коэнзим, способствующий энергетическому обмену |
| Ниацин (B3) | Коэнзим, способствующий энергетическому обмену |
| Пантотеновая кислота (B5) | Коэнзим, способствующий энергетическому обмену |
| Пиридоксин (B6) | Коэнзим, помощь синтезу аминокислот |
| Биотин (B7) | Обмен коферментов, аминокислот и жирных кислот |
| фолиевая кислота (B9) | Коэнзим, необходимый для роста |
| Кобаламин (B12) | Коэнзим, синтез красных кровяных телец |
| Синтез коллагена, антиоксидант | |
| Жирорастворимый | |
| А | Зрение, размножение, функция иммунной системы |
| Д | Поддержание здоровья костей и зубов, функция иммунной системы |
| E | Антиоксидант, защита клеточной мембраны |
| К | Поддержание здоровья костей и зубов, свертывание крови |
Дефицит витаминов может вызвать серьезные проблемы со здоровьем и даже смерть.Например, дефицит ниацина вызывает болезнь под названием пеллагра, которая была более распространена в начале двадцатого века. Общие признаки и симптомы пеллагры известны как «4D — диарея, дерматит, слабоумие и смерть». Пока ученые не выяснили, что более эффективное питание облегчает симптомы пеллагры, многие люди с этой болезнью попадали в психиатрические лечебницы в ожидании смерти. Было также обнаружено, что другие витамины предотвращают определенные расстройства и заболевания, такие как цинга (витамин C), куриная слепота (витамин A) и рахит (витамин D).
Таблица 1.3 Функции питательных веществ
| Белок | Необходим для образования тканей, восстановления клеток, выработки гормонов и ферментов. Это важно для построения сильных мышц и здоровой иммунной системы. |
| Углеводы | Обеспечивает готовый источник энергии для тела и обеспечивает структурные составляющие для образования клеток. |
| жир | Обеспечивает организм запасенной энергией, функционирует как структурные компоненты клеток, а также как сигнальные молекулы для правильной клеточной коммуникации.Он обеспечивает изоляцию жизненно важных органов и поддерживает температуру тела. |
| Витамины | Регулирует процессы в организме и способствует нормальным функциям системы организма. |
| Минералы | Регулируют процессы в организме, необходимы для правильного функционирования клеток и входят в состав тканей тела. |
| Вода | Доставляет необходимые питательные вещества ко всем частям тела, вывозит отходы на утилизацию и помогает поддерживать температуру тела. |
.