Физиологические аспекты химии пищевых веществ. Алиментарные и неалиментарные вещества, макро- и микронутриенты

Продукты, употребляемые человеком в пищу в натуральном или переработанном виде (пищевые продукты), представляют собой сложные системы с единой внутренней структурой и общими физико-химическими свойствами. Химический состав пищевого продукта формируют три основные группы компонентов: а) продовольственное сырье, б) пищевые добавки, в) биологически активные добавки.

Продовольственное сырье - объекты растительного, животного, микробиологического, а также минерального происхождения, используемые для изготовления пищевых продуктов.

Пищевые добавки — природные или искусственные вещества и их соединения, специально вводимые в пищевые продукты в процессе их изготовления в целях придания пищевым продуктам определенных свойств и (или) сохранения качества пищевых продуктов.

Биологически активные добавки - природные или идентичные природным биологически активные вещества, получаемые из растительного, животного или микробиологического сырья, вводимые в состав пищевых продуктов с целью обогащения пищевого рациона.

В аспекте биохимии питания все вещества, которые могут быть обнаружены в составе пищевого продукта, в обобщенном виде подразделяют на классы:

1. Пищевые (алиментарные) вещества:

Макронутриенты - класс главных пищевых веществ, представляющих собой источники энергии и пластических (структурных) материалов; присутствуют в пище в относительно больших количествах (от 1 грамма). Представителями этого класса являются углеводы, липиды и белки.

Микронутриенты - класс пищевых веществ, оказывающих выраженные биологические эффекты на различные функции организма; содержатся в пище в небольших количествах (милли- и микрограммы). Класс микронутриентов объединяет витамины, предшественники витаминов и витаминоподобные вещества, а также минеральные вещества.

2. Непищевые (неалиментарные) вещества:

Пищевые добавки (ароматизаторы, красители, консерванты, антиоксиданты);

Балластные вещества (пищевые волокна);

Эубиотики (синоним термина "пробиотики").

Питание и пищеварение. Строение пищеварительной системы. Основные этапы пищеварения. Деполимеризация основных полимеров пищи. Пищеварительные ферменты, механизм их действия и активации.

Питание включает последовательные процессы поступления, переваривания, всасывания и усвоения в организме пищевых веществ, необходимых для покрытия энергозатрат, построения и возобновления клеток и тканей тела человека, а также необходимых для регулирования функций организма.

Пищеварение представляет собой совокупность процессов, связанных с расщеплением пищевых веществ на простые растворимые соединения, способные легко всасываться и усваиваться организмом.

Различают три типа пищеварения: полостное, мембранное (пристеночное), внутриклеточное (всасывание).

Строение пищеварительной системы: рот – глотка – пищевод – желудок – кишечник – анус.

Сначала пища пережевывается в ротовой полости под действием фермента амелазы языка. Образуется химус – пищевой комок, облегчающий прохождение пищи по пищеводу. Затем пища попадает в желудок, где смешивается с желудочным соком, активными компонентами которого являются соляная кислота и ферменты: пепсин (расщепляет белки до аминокислот, полипептидов, олигопептидов), химозин (у детей до 1 года помогает переваривать молочные продукты). Затем пища попадает в тонкую кишку. В двенадцатиперстной кишке (рН 7-8) пища смешивается с желчью, которая дает эмульгирование жиров. В тонком кишечнике завершается разрушение основных компонентов пищи. Здесь происходит заключительный этап пищеварения - всасывание питательных веществ. Затем пища попадает в толстую кишку. Толстая кишка состоит из слепой, ободочной и сигмовидной частей. Процесс разрушения (деполимеризация) природных полимеров осуществляется в организме путем ферментативного гидролиза. Деполимеризуются только макронутриенты (белки, жиры, углеводы). В деполимеризации участвуют: протеазы (ферменты, разрушающие белки), липазы (ферменты, расщепляющие жиры), амилазы (ферменты, расщепляющие углеводы).

Ферменты образуются в специальных секреторных клетках пищеварительных желез и поступают внутрь пищеварительного тракта вместе со слюной и пищеварительными соками - желудочным, поджелудочным и кишечным, объем выделения которых составляет у человека около 7 литров в сутки.

51. Метаболизм сахаров, аминокислот и липидов.

Метаболизм углеводов связан с образованием глюкозо-6-фосфата, происходящим при фосфорилировании с помощью АТФ поступающей в печень свободной D-глюкозы.

Основной путь метаболизма через D-глюкозу-б-фосфат связан с его превращением в D-глюкозу, поступающую в кровь, где ее концентрация должна поддерживаться на уровне, необходимом для обеспечения энергией мозга и других тканей. Глюкозо-6-фосфат, который не был использован для образования глюкозы крови, в результате действия двух специфических ферментов превращается в гликоген и запасается в печени.

Избыток глюкозо-6-фосфата, не преобразованный в глюкозу крови или гликоген, через стадию образования ацетил-КоА может быть преобразован в жирные кислоты (с последующим синтезом липидов) или холестерин, а также подвергнуться распаду с накоплением энергии АТФ или образованием пентозофосфатов.

Метаболизм аминокислот может происходить по путям, включающим:

1. Транспорт через систему кровообращения в другие органы, где осуществляется биосинтез тканевых белков;

2. Синтез белков печени и плазмы;

3. Преобразование в глюкозу и гликоген в процессе глюконеогенеза;

4. Дезаминирование и распад с образованием ацетил-КоА, который может подвергаться окислению с накоплением энергии, запасаемой в форме АТФ, либо превращаться в запасные липиды; аммиак, образующийся при дезаминировании аминокислот, включается в состав мочевины;

5. Превращение в нуклеотиды и другие продукты, в частности гормоны.

Метаболизм жирных кислот по основному пути предусматривает их использование в качестве субстрата энергетического обмена в печени.

Свободные кислоты подвергаются активации и окислению с образованием ацетил-КоА и АТФ. Ацетил-КоА окисляется далее в цикле лимонной кислоты, где в ходе окислительного фосфорилирования вновь образуется АТФ.

Избыток ацетил-КоА, высвобождаемый при окислении кислот, может превращаться в кетоновые тела (ацетоацетат и β-D-гидроксибутират), или использоваться в биосинтезе холестерина - предшественника желчных кислот, участвующих в переваривании и всасывании жиров.

Два других пути метаболизма жирных кислот связаны с биосинтезом липопротеинов плазмы крови, функционирующих в качестве переносчиков липидов в жировую ткань, или с образованием свободных жирных кислот плазмы крови, транспортируемых в сердце и скелетные мышцы в качестве основного "топлива".