Какие функции выполняют жиры? Функции жиров в организме.
2.3. Жиры и их значение в питании
Жиры (липиды) - это сложные органические соединения, состоящие из триглицеридов и липоидных веществ (фосфолипидов, стеринов). В состав триглицеридов входит глицерин и жирные кислоты, соединенные эфирными связями. Жирные кислоты являются основными компонентами липидов (около 90 %), именно их структура и характеристики определяют свойства различных видов пищевых жиров. По своей природе пищевые жиры могут быть животными и растительными. По химической структуре растительные масла отличаются от животного жира жирно-кислотным составом. Высокое содержание в растительных маслах ненасыщенных жирных кислот придает им жидкое агрегатное состояние и определяет их пищевую ценность. Растительные жиры (масла) находятся при обычных условиях в жидком агрегатном состоянии за исключением пальмового масла.
Жиры играют значительную роль в жизнедеятельности организма. Они являются вторыми по значимости после углеводов источниками общей энергии, поступающей с пищей. При этом, обладая максимальным среди энергонесущих нутриентов калорическим коэффициентом (1 г жира дает организму 9 ккал), жиры даже в небольшом количестве способны придать содержащему их продукту высокую энергетическую ценность. Это обстоятельство имеет не только положительное значение, но и является предпосылкой формирования быстрого и относительно не связанного с большими объемами употребляемой пищи избыточного поступления жира и соответственно энергии.
Физиологическая роль жиров, однако, не сводится лишь к их энергетической функции. Пищевые жиры являются прямыми источниками или предшественниками образования в организме
Окончание табл. 2.6
структурных компонентов биологических мембран, стероидных гормонов, кальциферолов и регуляторных клеточных соединений -эйкозаноидов (лейкотриенов, простагландинов). С пищевыми жирами в организм поступают также другие соединения липидной природы или липофильной структуры: фосфатиды; стерины; жирорастворимые витамины.В желудочно-кишечном тракте здорового человека при нормальном уровне поступления жиров усваивается около 95 % их общего количества.
В составе пищи жиры представлены в виде собственно жировых продуктов (масло, сало и т.п.) и так называемых скрытых жиров, входящих в состав многих продуктов (табл. 2.6).
Таблица 2.6
Основные источники пищевых жиров
Именно продукты, содержащие скрытый жир, являются основными поставщиками пищевых жиров в организм человека.
Жирные кислоты, входящие в состав пищевых жиров, делятся на три большие группы: насыщенные, мононенасыщенные и полиненасыщенные (табл. 2.7).
Таблица 2.7 Основные жирные кислоты пищи и их физиологическое значение
Окончание табл. 2.7
* ЛПВП - липопротеиды высокой плотности.Насыщенные жирные кислоты. Насыщенные жирные кислоты (НЖК), наиболее представленные в пище, делятся на короткоце-почечные (4... 10 атомов углерода - масляная, капроновая, кап-риловая, каприновая), среднецепочечные (12... 16 атомов углерода - лауриновая, миристиновая, пальмитиновая) и длинноце-почечные (18 атомов углерода и более - стеариновая, арахидино-вая).
Жирные кислоты с короткой длиной углеродной цепи практически не связываются с альбуминами в крови, не депонируются в тканях и не включаются в состав липопротеинов - они способны быстро окисляться с образованием энергии и кетоновых тел. Кроме того, они выполняют ряд биологических функций, например масляная кислота служит модулятором генетической регуляции, иммунного ответа и воспаления на уровне слизистой кишечника, а также обеспечивает клеточную дифференцировку и апоптоз. Каприновая кислота является предшественником монокаприна -соединения с антивирусной активностью. Избыточное поступле-
ние короткоцепочечных жирных кислот может привести к развитию метаболического ацидоза.
Жирные кислоты со средней и длинной углеродной цепью, напротив, включаются в состав липопротеинов, циркулируют в крови, запасаются в жировых депо и используются для синтеза других липоидных соединений в организме, например холестерина. Кроме того, для лауриновой кислоты показана способность инактивировать ряд микроорганизмов, в частности Helicobacter pylory, а также грибки и вирусы за счет разрыва липидного слоя их биомембран.
Лауриновая и миристиновая жирные кислоты в наибольшей степени повышают уровень холестерина в сыворотке крови и в силу этого ассоциируются с максимальным риском развития атеросклероза.
Пальмитиновая кислота также ведет к повышенному синтезу липопротеинов. Она является основной жирной кислотой, связывающей кальций (в составе жирных молочных продуктов) в неусваиваемый комплекс, омыляя его.
Стеариновая кислота, так же как и короткоцепочечные жирные кислоты, практически не влияет на уровень холестерина в крови, более того - она способна снижать усвояемость холестерина в кишечнике за счет уменьшения его растворимости.
Ненасыщенные жирные кислоты. Ненасыщенные жирные кислоты подразделяют по степени не насыщенности на мононенасы-шенные жирные кислоты (МНЖК) и полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК).
Мононенасыщенные жирные кислоты имеют одну двойную связь. Основным их представителем в рационе является олеиновая кислота (18:1 п-9 - двойная связь в положении 9-го углеродного атома). Ее основными пищевыми источниками служат оливковое и арахисовое масло, свиной жир. К МНЖК относятся также эруко-вая кислота (22:1 и-9), составляющая "/ 3 от состава жирных кислот в рапсовом масле, и пальмитолеиновая кислота (18:1 «-9), присутствующая в рыбьем жире.
К ПНЖК относятся жирные кислоты, имеющие несколько двойных связей: линолевая (18:2 и-6), линоленовая (18:3 п-3), арахидоновая (20:4 п-6), эйкозапентаеновая (20:5 л-3), докоза-гексаеновая (22:6 п-У). В питании их основными источниками являются растительные масла, рыбий жир, орехи, семена, бобовые (табл. 2.8). Подсолнечное, соевое, кукурузное и хлопковое масла являются основными источниками линолевой кислоты в питании. В рапсовом, соевом, горчичном, кунжутном масле содержатся значимые количества линолевой и линоленовой кислот, причем соотношение их различно - от 2:1 в рапсовом, до 5:1 в соевом.
В организме человека ПНЖК выполняют биологически важные функции, связанные с организацией и функционированием
биомембран и синтезом тканевых регуляторов. В клетках "P^cxo-дит! сложный процесс синтеза и взаимного превращения I линЬлевая кислота способна трансформироваться в арахидоновую с последующим включением ее в биомембраны или синтезом леи котриенов, тромбоксанов, простагландинов. Линоленовая кислота играет важную роль в нормальном развитии и функционировании миелиновых волокон нервной системы и сетчатки глаза, входя в состав структурных фосфолипидов, а также содержится значительных количествах в сперматозоидах.
Полинасыщенные жирные кислоты состоят из двух основных семейств: производные линолевой кислоты, относящиеся к (о-6 жирным кислотам, и производные линоленовои кислоты -к со-3 жирным кислотам. Именно соотношение этих семейств при условии общей сбалансированности поступления жира становится доминирующим с позиций оптимизации липидж обмена в организме за счет модификации жирно-кислотно]
состава пищи.
Линоленовая кислота в организме человека превращается т длинноцепочечные я-3 ПНЖК -- эйкозапентаеновую (ЭПК) и докозагексаеновую (ДГК). Эйкозапентаеновая кислота определяется наряду с арахидоновой в структуре биомембран в количестве поямо пропорциональном ее содержанию в пище. При высоком уровне поступления с пищей линолевой кислоты относительно линоленовои (или ЭПК) повышается общее количество арахидоновой кислоты, включенной в биомембраны, что изменяет функциональные свойства.
В результате использования организмом ЭПК для синтеза биологически активных соединений образуются эйкозаноиды, физиологические эффекты которых (например, снижение скорости тром-бообразования) могут быть прямо противоположными действ! эйкозаноидов, синтезируемых из арахидоновой кислоты. Показано также что в ответ на воспаление ЭПК трансформируется в эйкозаноиды, обеспечивая более тонкую по сравнению с эикоза-ноидами - производными арахидоновой кислоты, регуляцию фаз] воспаления и тонуса сосудов.
Докозагексаеновая кислота найдена в высоких концентрациях в мембранах клеток сетчатки, которые поддерживаются на этом уровне вне зависимости от поступления со-3 ПНЖК с питанием. Она играет важную роль в регенерации зрительного пигмента ро допсина Также высокие концентрации ДГК обнаруживаются в мозге и нервной системе. Эта кислота используется нейронами для модификаций физических характеристик собственных биомембран (таких, как текучесть) в зависимости от функцис ных потребностей.
Последние достижения в области нутриогеномики подтверж дают участие ПНЖК семейства со-3 в регуляции экспрессии г
нов, участвующих в обмене жиров и воспалении, за счет активации факторов транскрипции.
В последние годы делаются попытки определить адекватные уровни поступления ю-3 ПНЖК с питанием. В частности, показано, что для взрослого здорового человека употребление в составе пищи 1,1... 1,6 г/сут линоленовой кислоты полностью покрывает физиологические потребности в этом семействе жирных кислот.
Основными пищевыми источниками ПНЖК семейства ю-3 являются льняное масло, грецкие орехи (табл. 2.9) и жир морских рыб (табл. 2.10).
В настоящее время оптимальным соотношением в питании ПНЖК различных семейств считается следующее: ю-6:со-3 = = 6... 10:1.
Таблица 2.9 Основные пищевые источники линоленовой кислоты
Таблица 2.10 Основные пищевые источники ПНЖК семейства ю-3
Порция, г |
Порция, обеспечивающая поступление 1 г ЭПК + ДГК, г |
|||
Креветки | ||||
Рыбий жир (лососевый) |
Фосфолипиды и стерины. В состав пищевых липидон входят такие значимые группы веществ, как фосфолипиды и стерины. К группе фосфолипидов относятся лецитин (фосфотидилхолин), кефалин и сфингомиелин. Фосфолипиды состоят из глицерина, этерифицированного полиненасыщенными жирными кислотами и фосфорной кислотой, которая соединена с азотистым основанием. Фосфолипиды, поступающие с пищей, способствуют абсорбции триглицеридов пищи за счет мицеллообразования. Они полностью расщепляются в клетках кишечника, поэтому для организма имеет решающее значение их эндогенный синтез в печени и почках. Эндогенный синтез лецитина, в частности, лимитирован поступлением с рационом ПНЖК и холина.
Лецитин имеет большое значение в регулировании жирового обмена в печени - он относится к липотропным факторам питания, препятствующим жировой инфильтрации печени за счет активизации транспорта нейтральных жиров из гепатоцитов. К пищевым продуктам, содержащим максимальное количество предшественников синтеза лецитина и его самого, относятся нерафинированные растительные масла, яйца, морская рыба, печень, масло сливочное, птица, а также фосфатидные концентраты, получаемые как вторичное сырье при рафинировании масел и используемые для обогащения пищевых продуктов.
Стерины имеют сложное органическое строение: они представляют из себя гидроароматические нейтральные спирты. В животных жирах содержится холестерин, а в растительных - фитосте-рин Наибольшей биологической активностью среди фитостери-нов обладает р-ситостерин. Он способен оказывать гипохолесте-ринемическое действие, снижая абсорбцию холестерина в результате образования с последним в кишечнике неусваиваемых комплексов. Показано также участие ситостеринов в организации биомембран. В растительных маслах содержится следующее количество р-ситостерина, в 100 г продукта:
Основным животным стерином является холестерин. В условиях сбалансированного питания его эндогенный синтез (биосинтез) из НЖК в печени составляет не менее 80 %, остальной холестерин поступает с пищей. Оптимальным уровнем его поступления с рационом считается 0,3 г/сут. В обмене холестерина важную роль играют витамины: аскорбиновая кислота, В 6 , В, 2 , фолиевая кислота, биофлавоноиды. Холестерин имеет ключевое
значение в организации и нормальном функционировании биомембран, синтезе стероидных гормонов, кальциферолов, желчных кислот.
Последствия избыточного поступления жиров с пищей. Высокое поступление с пищей НЖК и собственно холестерина сопровождается повышением общей концентрации триглицеридов и жирных кислот в крови, увеличением количества циркулирующих в крови липопротеинов.
Все это ведет к гиперлипидемии, а в дальнейшем к развитию дислипопротеинемии - базовому нарушению пищевого статуса, лежащего в основе развития атеросклероза, сахарного диабета и избыточной массы тела и ожирения. Дислипопротеинемия - это нарушение соотношения различных фракций липопротеидов и триглицеридов, циркулирующих в крови, ведущее в различных соотношениях к повышению как абсолютного, так и относительного количества липопротеидов низкой и очень низкой плотности (ЛПНП и ЛПОНП) и триглицеридов при одновременном снижении количества ЛПВП. Последние относятся к компонентам, снижающим атерогенность холестерина.
С биохимических позиций очень важно, что именно избыточное поступление с пищей лауриновой, миристиновой и пальмитиновой жирных кислот ведет к развитию гиперхолестеринемии и росту концентрации в крови наиболее атерогенных ЛПНП. Стеариновая кислота не участвует в построении ЛПНП и не обладает гиперхолестеринемическим эффектом.
Одновременное с ростом ЛПНП снижение концентрации ЛПВП отмечено при чрезмерном употреблении с пищей трансизомеров жирных кислот. В природных жирах они практически отсутствуют, за исключением небольшого содержания в мясе и молоке коров и овец - у этих животных происходит частичная изомеризация природных жирных кислот в желудке. Основная же масса трансизомеров образуется при гидрогенезации ПНЖК - разрыве двойных связей атомами водорода при производстве маргарина или так называемых мягких масел (состоящих из комбинации растительных и животных жиров). Длинноцепочечные жирные кислоты пищи, поступающие в организм в виде трансизомеров, например транс- lS : 1; не могут включаться в биосинтез биологически активных клеточных регуляторов (простагландинов и лейко-триенов), а используются лишь в качестве энергетического субстрата.
При поступлении жира в избыточном по сравнению с потребностью организма количестве также стимулируется глюконеоге-нез. Последнее обстоятельство приводит к снижению степени утилизации «углеводной» глюкозы из крови, увеличению нагрузки на инсулярный аппарат и проявляется у здорового человека в росте концентрации гликозилированного гемоглобина ai c .
С гигиенических позиций, учитывая, что человек мс питается отдельными жирными кислотами, гиперлипидемия и дислипо-протеинемия, а также метаболическая гипергликемия должны рассматриваться как результат избыточного поступления с пищей всего объема жировых продуктов и продуктов, содержащих скрытый жир, независимо от их природы и жирно-кислотного состава.
В природе не существует «идеального» с позиций оптимального питания источника жира. Жирно-кислотный состав всех используемых растительных масел наряду со значительным содержанием МНЖК и ПНЖК включает в себя и существенные количества среднецепочечных НЖК (10... 15 % и более).
Морская рыба в настоящее время является единственным источником жира, адекватное увеличение употребления которого взамен жира животного происхождения и растительного масла может рассматриваться как эволюционно оправданный шаг. При этом, однако, следует учитывать реальную возможность интенсификации прооксидантной нагрузки на организм, связанной с действием двух факторов:
наличием относительно большого количества ПНЖК с вы сокой степенью ненасыщенности (пять и шесть двойных связей), обладающих в силу этого большой способностью к окислению;
отсутствием в жире рыб основного антиоксиданта - вита мина Е.
Немаловажной является проблема безопасности рыбного сырья в плане контроля над остаточными количествами токсичных элементов, полихлорированных бифенилов и других контаминан-тов, а также природных токсинов (это особенно актуально при возможном использовании нетрадиционных видов морских рыб и других морепродуктов).
Еще один способ оптимизации жирно-кислотного состава пищевых продуктов связан с возможностями селекции и генной инженерии в рамках современной биотехнологии. Так, в результате обычной селекционной работы уже получены высокоолеиновое подсолнечное масло и низкоэруковое рапсовое. В настоящее время ведутся научно-практические разработки для создания на основе генной модификации масличных и зерновых культур (в первую очередь сои, рапса и кукурузы) с заданным составом жирных кислот.
Учитывая возможные индивидуальные особенности обмена веществ, оптимальный уровень жира находится в интервале 20... 30 % от энергетической ценности рациона, т. е. не должен превышать 35 г на 1000 ккал рациона. Для человека со средним уровнем энергозатрат это соответствует примерно 70... 100 г жира в сутки.
Большинство липидных соединений организма человека могут при необходимости быть синтезированы в обменных процессах из углеводов. Исключение составляют незаменимые полиненасыщен-
ные жирные кислоты линолевая и линоленовая, входящие соответственно в семейства со-6 и со-3. В этой связи нормируются как общее поступление ПНЖК: оно должно быть в интервале 3...7 % энергоценности рациона, так и потребность в линолевой кислоте: 6... 10 r/сут (это количество содержится в 1 столовой ложке растительного масла). Норматив для линоленовой кислоты не установлен, но ее должно поступать не меньше 10% от содержания в пище линолевой кислоты.
2-4. Углеводы и их значение в питании
Углеводы являются основными энергонесущими макронутри-ентами в питании человека, обеспечивая 50...70 % общей энергетической Ценности рациона. Они способны при метаболизации образовывать макроэргические соединения, причем как в аэробных, так и анаэробных условиях. В результате метаболизации 1 г углеводов ор гани3 м получает энергию, эквивалентную 4 ккал. Обмен углевод ов тесно связан с обменом жиров и белков, что обеспечивает их взаимные превращения. При умеренном недостатке углеводов в питании депонированные жиры, а при глубоком дефиците (менее 50 r/сут) и аминокислоты (как свободные, так и из состава Мышечных белков) вовлекаются в процесс глюконео-генеза, приводящий к получению необходимой организму энергии. В обратной ситуации происходит активация липонеогенеза и из лишних углеводов синтезируются жирные кислоты, откладывающиеся в депо.
Наряду с основной энергетической функцией углеводы участвуют в пластическом обмене. Глюкоза и ее метаболиты (сиало-вые кислоты, аминосахара) являются составными частями гли-копротеидов 5 к которым относятся большинство белковых соединений крови (трансферрин, иммуноглобулины), ряд гормонов, ферментов, факторов свертывания крови. Гликопротеиды, а также гликолиггиды участвуют вместе с белками и липидами в структурной и Функциональной организации биомембран и играют при этом ведущу ю роль в процессах клеточной рецепции гормонов и других биоло гичес ки активных соединений и в межклеточном взаимодействии, имеющем существенное значение для нормального клеточного роста, дифференцировки и иммунитета. Углеводы пищи также являются предшественниками гликогена и триглицеридов; они служат источником углеродного основания заменимых аминокислот, участвуют в построении коферментов, нуклеиновых кислот, аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) и других биологически важных соединений. Углеводы оказывают антикетогенное действие, стимулируя окисление ацетилкоэнзима А, образующегося при окислении жирных кислот.
Углеводы - это полиатомные альдегиде- и кетоспирты. Они образуются в растениях при фотосинтезе и поступают в организм главным образом с растительными продуктами. Однако все большее значение в питании приобретают добавленные углеводы, которые чаще всего представлены сахарозой (или смесями других Сахаров), получаемой промышленным способом и вводимой затем в пищевые рецептуры.
Все углеводы делятся по степени полимеризации на простые и сложные. К простым относятся так называемые сахара - моносахариды: гексозы (глюкоза, фруктоза, галактоза), пентозы (ксилоза, рибоза, дезоксирибоза) и дисахариды (лактоза, мальтоза, галактоза, сахароза).
Сложными углеводами являются олигосахариды, состоящие из нескольких (3...9) остатков моносахаридов (рафиноза, стахиоза, лактулоза, олигофруктоза) и полисахариды. Полисахариды представляют собой высокомолекулярные полимерные соединения, образованные из большого числа мономеров, в качестве которых выступают остатки моносахаридов. Полисахариды делятся на крахмальные и некрахмальные, которые в свою очередь могут быть растворимыми и нерастворимыми.
Моно- и дисахариды. Они обладают сладким вкусом и поэтому называются сахарами. Степень сладости различных Сахаров неодинакова. Если сладость сахарозы принять за 100 %, то сладость других Сахаров составит, %:
Фруктозы 173
Глюкозы 81
Мальтозы и галактозы 32
Рафинозы 23
Лактозы 16
Полисахариды сладким вкусом не обладают.
Природными источниками простых углеводов являются фрукты, ягоды, овощи, плоды, в некоторых из которых содержание Сахаров достигает 4... 17 % (табл. 2.11).
Глюкоза (альдегидоспирт) является основным структурным мономером всех важнейших полисахаридов - крахмала, гликогена, целлюлозы. Она поступает с питанием изолированно в составе ягод, фруктов, плодов и овощей, а также в качестве компонента наиболее распространенных дисахаридов: сахарозы, мальтозы, лактозы. Глюкоза быстро и практически в полном объеме усваивается в желудочно-кишечном тракте, поступает в кровь и разносится ко всем органам и тканям для окисления, сопряженного с образованием энергии. Уровень глюкозы в крови наряду с уровнем ряда аминокислот является сигналом для соответствующих структур головного мозга, моделирующих аппетит и пищевое поведение человека. Избыток глюкозы быстро превращается в депонирующиеся триглицериды.
Таблица 2.11
Фруктоза в отличие от глюкозы является кетоспиртом и обладает другой динамикой распределения и метаболизации в организме. Она почти в два раза медленнее всасывается в кишечнике и в большей степени задерживается в печени. Фруктоза переходит в глюкозу в клеточных обменных процессах, но увеличение концентрации глюкозы в крови происходит при этом плавно и постепенно, с меньшим напряжением инсулярного аппарата. В то же время фруктоза по более короткому метаболическому пути по срав-
нению с глюкозой вовлекается в процессы липонеогенеза и способствует отложению жира в депо. Этим объясняются ряд новых фактов, полученных при изучении положительной динамики массы тела у лиц, регулярно употребляющих продукты, обогащенные пищевыми компонентами, содержащими фруктозу (мальтодекст-риновые кукурузные сиропы). Чрезмерное поступление фруктозы приводит к увеличению концентрации в крови С-пептида, характеризующего степень инсулинрезистентности при развитии сахарного диабета второго типа. Фруктоза содержится в пищевых продуктах как в свободном виде в меде и фруктах, так и в виде фрук-тозного полисахарида инулина в составе топинамбура (земляной груши), цикория и артишоков.
Галактоза поступает в организм в составе молочного сахара (лактозы). В свободном виде она может находиться в некоторых ферментированных молочных продуктах, таких как йогурты. Галактоза превращается в печени в глюкозу.
Основным промышленно производимым дисахаридом является сахароза, или столовый сахар. Сырьем для его производства служат сахарная свекла (14...25% сахара) и сахарный тростник (10... 15% сахара). Натуральными источниками сахарозы в питании являются дыни, арбузы, некоторые овощи, ягоды и фрукты. Сахароза легко усваивается и быстро распадается на глюкозу и фруктозу, которые затем вовлекаются в присущие им обменные
процессы.
Именно использование сахарозы в качестве существенного компонента многих продуктов (кондитерских изделий, конфет, джемов, десертов, мороженого, прохладительных напитков) привело в настоящее время к увеличению доли моно- и дисахаридов в общем объеме поступающих углеводов в развитых странах до 50 % и выше (при рекомендуемых 20 %). В результате на фоне снижающихся энергозатрат увеличивается алиментарная нагрузка на ин-сулярный аппарат, повышается уровень инсулина в крови, интенсифицируется отложение жира в депо, нарушается липидный профиль крови. Все это способствует увеличению риска развития сахарного диабета, ожирения, атеросклероза и многочисленных заболеваний, базирующихся на перечисленных патологических
состояниях.
Лактоза является основным углеводом молока и молочных продуктов (состоит из молекул галактозы и глюкозы) и имеет большое значение в качестве источника углеводов для питания детей. У взрослых его доля в углеводном составе рациона значительно снижается за счет широкого использования других источников. К тому же у взрослых, а иногда и детей снижена активность фермента лактазы, расщепляющего молочный сахар. Последствиями непереносимости цельного молока и продуктов, содержащих его, являются диспептические расстройства. Использова-
ние в питании кисло-мол очных продуктов (кефира, йогурта, сметаны), а также творога и сыра, как правило, не вызывают подобной клинической картины. Непереносимость молока отмечается у 30...35 % взрослого населения Европы, в то время как у жителей Африки - более чем у 75 %.
Мальтоза, или солодовый сахар, в свободном виде встречается в меде, солоде, пиве, патоке и продуктах, изготавливаемых с добавлением патоки (кондитерские и хлебобулочные изделия). В организме мальтоза представляет собой промежуточный продукт и образуется в результате расщепления в желудочно-кишечном тракте полисахаридов. Затем онадиссимилируетдо двух молекул глюкозы. В некоторых фруктах (яблоках, грушах, персиках) и ряде овощей встречается спиртовая форма Сахаров - сорбит, являющийся восстановленной формой глюкозы. Он способен поддерживать уровень глюкозы в крови, не вызывая чувства голода и не напрягая инсулярный аппарат. Сорбит и другие многоатомные спирты, такие как ксилит, маннит или их смеси, обладая сладким вкусом (30...40 % сладости глюкозы), используются для производства широкого ассортимента пищевых продуктов, в первую очередь для питания больных сахарным диабетом, а также жевательной резинки. К недостаткам многоатомных спиртов относится их влияние на кишечник, выражающееся в послабляющем эффекте и повышенном газообразовании.
Олигосахариды. Олигосахариды, к которым относятся рафино-за, стахиоза, вербаскоза, в основном содержатся в бобовых и продуктах их технологической переработки, например в соевой муке, а также в незначительных количествах во многих овощах. Фрукто-олигосахариды встречаются в зерновых (пшенице, ржи), овощах (луке, чесноке, артишоках, спарже, ревене, цикории), а также в бананах и меде. К группе олигосахаридов также относятся мальто-декстрины, являющиеся основными компонентами промышлен-но производимых из полисахаридного сырья сиропов, паток. Одним из представителей олигосахаридов является лактулоза, образующаяся из лактозы в процессе тепловой обработки молока, например при выработке топленого и стерилизованного молока.
Олигосахариды практически не расщепляются в тонком кишечнике человека из-за отсутствия соответствующих ферментов. По этой причине они обладают свойствами пищевых волокон. Некоторые Олигосахариды играют существенную роль в жизнедеятельности нормальной микрофлоры толстого кишечника, что позволяет отнести их к пребиотикам - веществам, частично ферментирующимся некоторыми кишечными микроорганизмами и обеспечивающим поддержание нормального микробиоценоза кишечника.
Полисахариды. Основным усваиваемым полисахаридом является крахмал - пищевая основа зерновых, бобовых и картофеля. 56
Он представляет из себя сложный полимер (в качестве мономера, к котором находится глюкоза), состоящий из двух фракций: амилозы -- линейного полимера (200...2000 мономеров) и амило-пектина - разветвленного полимера (10000... 1 000000 мономеров). Именно соотношение этих двух фракций в различных сырьевых источниках крахмала и определяет его различные физико-химические и технологические характеристики, в частности растворимость в воде при разной температуре.
Для облегчения усвоения крахмала организмом продукт, содержащий его, должен быть подвергнут тепловой обработке. При этом образуется крахмальный клейстер в явной форме, например кисель, или скрытом виде в составе пищевой композиции: каше, хлебе, макаронах, блюд из бобовых. Крахмальные полисахариды, поступившие с пищей в организм, подвергаются последовательной, начиная с ротовой полости, ферментации до мальтодекст-ринов, мальтозы и глюкозы с последующим практически полным усвоением. Крахмал диссимилируется организмом достаточно длительный период и в отличие от моно- и дисахаридов не обеспечивает столь быстрое и выраженное повышение уровня глюкозы в крови. Однако основные пищевые источники крахмальных полисахаридов (хлеб, крупы, макароны, бобовые, картофель) поставляют в организм значительные количества аминокислот, витаминов и минеральных веществ и минимум жира. В то же время сахар не только не содержит незаменимых нутриентов, но и требует для своей метаболизации в организме затрат дефицитных витаминов и других микронутриентов. Большинство сладких кондитерских изделий одновременно являются и источниками скрытого жира (торты, пирожные, вафли, печенье сдобное, шоколад).
В процессе тепловой обработки (выпечки, отваривания) и при охлаждении может образовываться так называемый резистентный (устойчивый к перевариванию) крахмал, количество которого зависит как от степени тепловой нагрузки, так от содержания в крахмале амилозы. Устойчивые к перевариванию крахмалы содержатся и в натуральных продуктах - их максимальное количество найдено в бобовых и картофеле. Вместе с олигосахаридами и некрахмальными полисахаридами они составляют углеводную группу пищевых волокон.
В последние годы увеличился объем используемых в пищевой промышленности так называемых модифицированных крахмалов. Они отличаются от природных форм хорошей растворимостью в воде (независимо от температуры). Это достигается их предварительной производственной ферментацией с образованием в конечной композиции различных декстринов. Модифицированные крахмалы используют в виде пищевых добавок для достижения ряда технологических целей: придания продукту заданного внешнего вида
и стабильной формы, достижения необходимой вязкости и однородности.
Вторым перевариваемым полисахаридом является гликоген. Его пищевое значение невелико --с рационом поступает не более 10... 15 г гликогена в составе печени, мяса и рыбы. При созревании мяса гликоген превращается в молочную кислоту.
У человека излишки глюкозы в первую очередь (до метаболической трансформации в жир) превращаются именно в гликоген - единственный резервный углевод животных тканей. В организме человека общее содержание гликогена составляет около 500 г ("/ 3 в печени, остальное количество в мышцах) - это суточный запас углеводов, используемый при их глубоком дефиците в питании. Длительный дефицит гликогена в печени ведет к дисфункции гепатоцитов и ее жировой инфильтрации.
Величина потребности в углеводах для человека определяется их ведущей ролью в обеспечении организма энергией и нежелательностью синтеза глюкозы из жиров (а тем более из белков) и находится в прямой зависимости от энергозатрат. Учитывая возможные индивидуальные особенности обмена веществ и уровень поступления жира, оптимальный уровень углеводов в питании находится в интервале 55...65 % энергоценности рациона, т.е. в среднем составляет 150 г на 1000 ккал рациона. Для человека со средним уровнем энергозатрат это соответствует примерно 300...400 г углеводов в сутки.
Потребность человека с энергозатратами 2 800 ккал в углеводах и их оптимальная групповая сбалансированность может быть в основном обеспечена:
1) ежедневным потреблением".
360 г хлеба и хлебобулочных изделий;
300 г картофеля;
400 г овощей, зелени, бобовых;
200 г фруктов, ягод;
не более 60 г сахара (чем меньше - тем лучше);
2) еженедельным потреблением:
175 г круп;
140 г макаронных изделий.
Оценку адекватности обеспечения реальной потребности в углеводах взрослого человека необходимо проводить с использованием индикаторных параметров пищевого статуса: индекса массы тела и уровня гликозилированного гемоглобина А 1с, повышение концентрации которого свидетельствует о длительном чрезмерном употреблении Сахаров, в том числе и у здорового человека.
С позиций оценки возможного влияния углеводного компонента рациона на параметры пищевого статуса, характеризующие углеводный обмен, целесообразно использовать данные о так называемом гликемическом индексе (ГИ) - процентном показателе,
отражающем разницу в изменении концентрации глюкозы в сыворотке крови в течение 2 ч после употребления какого-либо продукта по сравнению с аналогичным результатом после употребления тест-продукта. В качестве тест-продукта обычно используют глюкозу (50 г) или пшеничный хлеб (порция, содержащая 50 г крахмала).
Гликемический индекс продуктов (табл. 2.12) зависит от многих пищевых факторов:
Химической структуры и формы углеводов, входящих в состав продукта;
Таблица 2.12
Порция, включающая в себя 50 г углеводов.
Гликемический индекс некоторых продуктов
наличия в пищевом продукте белков, жиров, непереваривае мых компонентов, органических кислот;
способа кулинарной, в том числе тепловой, обработки про дукта.
Сложные углеводы могут иметь ГИ, приближающийся к уровню простых углеводов и даже превосходящий его для некоторых моно- и дисахаров. Уровень гликемии после употребления крах-малсодержащих продуктов зависит в том числе от соотношения в крахмале амилозы и амилопектина: скорость переваривания и усвояемости амилопектина меньше, чем амилозы.
Информация о величине ГИ продукта имеет значение не только для больных сахарным диабетом, но и полезна любому потребителю с позиций профилактики чрезмерной алиментарной гликемии. Данную информацию целесообразно выносить на этикетку продуктов, содержащих углеводы.
Некрахмальные полисахариды. Некрахмальные полисахариды (НПС) -- это широко распространенные вещества растительной природы. В их химический состав входят смеси различных полисахаридов, содержащие пентозы (ксилоза и арабиноза), гексозы (рамноза, манноза, глюкоза, галактоза) и уроновые кислоты. Ряд из них содержатся в клеточных оболочках, играя структурную роль, другие находятся в форме камедей и слизей внутри и на поверхности растительных клеток.
Согласно классификации НПС делятся на несколько групп: целлюлоза, гемицеллюлоза, пектины, р-гликаны и гидроколлоиды (камеди, слизи).
Некрахмальные полисахариды не перевариваются в тонком кишечнике человека в связи с отсутствием соответствующих ферментных систем, по этой причине ранее они назывались «балластными веществами», признаваясь лишними компонентами пищи, удаление которых в процессе технологической переработки продовольственного сырья считалось вполне допустимым. Это ошибочное мнение наряду с другими чисто технологическими причинами способствовало появлению широкого ассортимента рафинированных (очищенных от НПС) пищевых продуктов, имеющих значительно более низкие показатели пищевой ценности. В настоящее время не вызывает сомнений, что НПС играют значительную роль в жизнеобеспечении организма как на функциональном, так и на метаболическом уровнях, что позволяет отнести их к группе незаменимых факторов питания человека.
У животных встречается в виде единственного исключения только одна группа неперевариваемых углеводных полимеров, состоящих из ацетилированного гликозамина, - хитин и хито-зан, пищевыми источниками которых является панцирь крабов и лобстеров (может использоваться в качестве пищевого обогатителя).
Аналогичными свойствами обладает также лигнин - водоне-растворимое соединение неуглеводной (полифенольной) природы, входящее в состав клеточных оболочек многих растений и семян.
Пищевые волокна. Все перечисленные выше НПС, лигнин и хитин в совокупности с олигосахаридами и неперевариваемым крахмалом в настоящее время объединяются в одну общую разнородную группу пищевых веществ, названных пищевыми волокнами (ПВ). Таким образом, пищевые волокна - это съедобные компоненты пищи, главным образом растительной природы, устойчивые к перевариванию и усвоению в тонком кишечнике, но подвергающиеся полной или частичной ферментации в толстом кишечнике.
Хорошими источниками ПВ в питании являются бобовые, зерновые, орехи, а также фрукты, овощи и ягоды (табл. 2.13). Чем выше степень очистки (рафинирования) продовольственного сырья при технологической переработке, тем меньше ПВ (а также и многих михронутриентов) остается в конечном продукте. Этот факт наглядно иллюстрируется на примере продуктов переработки зерна: в пшенице содержится 2,5 г ПВ (на 100 г); в пшеничной муке, г: обойной - 1,9, 2-го сорта - 0,6, 1-го сорта - 0,2, высшего сорта - 0,1; в хлебе (в зависимости от сорта муки 0,1... 1,7); в овсе - ю,7 г; в овсяной крупе - 2,8, в овсяных хлопьях - 1,3.
Таблица 2.13
Жиры, их строение и роль в клетке.
Жиры вместе с другими жироподобными веществами |и носят к группе липидов (греч. lipos - жир). По химиче-ской структуре жиры представляют собой сложные соединения трехатомного спирта глицерина и высокомолекулярных жирных кислот. Они неполярны, практически нерастворимы в воде, но хорошо растворяются в неполяр-ных жидкостях, таких как бензин, эфир, ацетон. Содержа-ние в клетках жира обычно невелико - 5-10% от сухого вещества. Однако в клетках некоторых тканей животных (подкожной клетчатке, сальниках) их содержание может достигать до 90%.
Функции жиров:
1. Энергетическая функция. При окислении жиров об-разуется большое количество энергии, которая расходуется на процессы жизнедеятельности. При окислении 1 г жира освобождается 38,9 кДж энергии.
2. Структурная функция. Липиды принимают участие в построении мембран клеток всех органов и тканей.
3. Запасная функция. Жиры могут накапливаться в клетках и служить запасным питательным веществом. Жиры накапливаются в семенах растений (подсолнечник, горчица), откладываются под кожей у животных.
4. Функция терморегуляции. Жиры плохо проводят тепло. У некоторых животных, откладываясь под кожей (у китов, ластоногих), толстый слой подкожного жира защищает их от переохлаждения.
5. Жиры могут служить источником эндогенной воды При окислении 100 г жира выделяется 107 мл воды. Благо даря этому многие пустынные животные могут длительное время обходиться без воды (верблюды, тушканчики).
- роль жиров в клетке
- функции жиров в клетке
- жиры в клетке
- строение жиров
- Функция жиров в клетке
50% энергии в организме человека выделяется в процессе окисления жиров.
Бурый жир является особым видом жира, его можно увидеть на шее и спине у малышей, в то время как у взрослых этот полезный жир встречается в гораздо меньших количествах. Бурый жир может генерировать в 20 раз больше тепла, нежели простой жир, таким образом, бурый жир создает до 30% всего тепла в организме.
Холестерин ответственен за метаболизм углеводов, без холестерина невозможен синтез кортизона и половых гормонов, вырабатываемых надпочечниками.
Гликолипиды и фосфолипиды входят в состав всех клеток, их синтез происходит в печени и кишечнике, эти жиры защищают печень от ожирения и несут ответственность за поддержание в крови нормального уровня холестерина (они препятствуют его оседанию на стенках сосудов).
Стерины и фосфатиды помогают сохранять неизменный состав цитоплазмы нервных клеток, без них невозможен синтез многих жизненно важных гормонов (половых гормонов и гормонов, вырабатываемых корковым слоем надпочечников), а также образование ряда витаминов (например, витамин Д).
В организме жиры выполняют важные и разнообразные функции.
Часть жиров входит в состав протоплазмы клеток, являясь, таким образом, важным структурным компонентом. Содержание протоплазматического (структурного) жира в тканях и органах постоянно даже при гибели организма от голодания.
Часть структурного жира находится в протоплазме в виде липопротеидов – нестойких соединений с белками.
Этим он существенно отличается от резервного жира, который выполняет роль запасного источника энергии, откладываясь в подкожной клетчатке сальника, на брюшинной клетчатке и других местах скопления жировой ткани.
Количество резервного (запасного) жира у человека составляет от 10% до 20% веса тела. Оно может измениться в зависимости от характера питания, возраста, состояния нервной системы и деятельности желез внутренней секреции.
При нарушении обмена веществ, которые вызывают ожирение, содержание резервного жира может достигать больших величин.
Жиры являются одним из источников энергии необходимой организму человека или животного. При полном окислении 1г жира освобождается 9,3 ккал, тогда как 1 г углеводов или белков дает 4,1 ккал.
Жировая ткань выполняет и чисто механическую роль, защищая кровеносные сосуды и нервы от сдавливания, предохраняя от ушибов и травм. Жировая ткань фиксирует и некоторые внутренние органы (например, почки).
Жир принимает участие в теплорегуляции организма.
Он предохраняет организм охлаждения, так как является плохим проводником тепла.
Жир является хорошим растворителем витаминов А, Д, Е, К и некоторых других биологически активных веществ, по свойствам близких к жирам, но отличающихся строением молекул и ролью в организме.
Жировая ткань – это совокупность клеток, которые выполняют функции аккумуляции запасов организма, что даёт ему энергию. Жировая ткань также выполняет ряд других функций, не менее важных для жизни человека: теплоизоляция (защита организма от холода), функция «защитной подушки» от механических повреждений и обеспечение поступления определенных веществ в кровь.
Жировые клетки начинают формироваться у человека ещё в период внутриутробного развития, начиная с 16 акушерской недели. Пика своего развития жировая ткань достигает в первые годы жизни, затем количество образовавшихся клеток начинает постепенно уменьшаться — это происходит к концу 10-го года жизни. Количество жирового запаса окончательно формируется к 12-13 годам и на протяжении всей жизни может изменяться под влиянием определенных факторов, однако остается индивидуальным для каждого человека.
Строение жировых клеток
Какое же строение имеет жировая клетка человека?
Жировые клетки на 86% состоят из особых веществ, которые образуются из компонентов расщепления пищевых жиров. Данные вещества носят название триглицериды – именно они являются источником энергии и составляют 92% всех запасов организма. Жировой резерв необходим для роста и развития, репродуктивных и физиологический процессов, происходящих в организме.
На запасы гликогена и белка приходится всего до 8% — эти вещества служат источником энергии при изнурительной физической нагрузке и кратковременного голодания.
Структура жировой прослойки неоднородная – она располагается под кожей и над внутренними органами человека в виде долек от 3 до 8 мм. В районе брюшной полости жир откладывается преимущественно под кожей.
Существует особый орган в области живота под названием «сальник» – он способен накапливать жир, который затем транспортируется в забрюшинном пространстве. Жиром укрыты все органы брюшной полости: поджелудочная железа, печень, кишечник, аорта и почки.
Типы жировой прослойки
Различают три типа жировой прослойки:
- Подкожная — жировые клетки располагаются непосредственно под кожей, преимущественно в области живота.
Её толщина у людей с нормальным весом не превышает 5-7 см, если она 10-15 см – то это указывает на лишний вес, если более 15 см – то на ожирение.
- Под мышцами – располагаются в области мышц (стратегический запас).
- Внутренняя – располагается на поверхности внутренних органов.
Жировая ткань бывает двух типов: белая и серая.
Основные функции (согревание, защита, энергия) отводятся именно белой ткани, а вот серая играет совершенно иную роль. В человеческом организме серой ткани очень мало, в то время как белой может быть более чем достаточно. Белая жировая ткань имеет желтый или желтоватый оттенок, а серая – серый, коричневатый или бурый (такой её цвет обусловлен содержанием пигмента «цитохрома»).
Белая жировая ткань имеет свойство быстро увеличиваться в объеме (диаметр клеток может возрастать до 20-25 мм).
Белая ткань образуется из преадипоцитов, которые постепенно превращаются в полноценные жировые клетки. Их объем может изменяться в зависимости от питания, физических нагрузок или синтеза гормонов.
Бурая жировая ткань обеспечивает организм теплом, согревая органы – её много у животных, это позволяет им уходить в зимнюю спячку и не замерзать. Когда животное долго спит – обменные процессе и выделение тепла практически прекращается, а оптимальная температура внутренних органов поддерживается за счёт серой жировой ткани.
Взрослый человек имеет совсем небольшое количество серой ткани, однако у новорожденных детей её немного больше – так предусмотрела природа.
Затем с годами её количество постепенно уменьшается, а белой жировой ткани наоборот становится больше. Серая ткань в чистом виде имеется в районе щитовидной железы и почек.
Смешанные жировые клетки (белые и серые) располагаются в области лопаток, между ребрами и на плечах человека.
Они отличаются друг от друга не только цветом и функциями, но и структурой. Строение жировых клеток в серой и белой тканях так же различно. Внутри клеток белой ткани расположены пузырьки с размером практически во всю клетку, при этом её ядро немного сплюснутой формы. Ядро серой ткани круглой формы, а пузырьков в таких клетках множество. В них имеются митохондрии, с содержащимся цитохромом — именно это вещество и придает клеткам коричневатый или серый цвет.
В свою очередь в митохондриях происходят физиологические процессы, благодаря которым вырабатывается тепло.
Функция жировой ткани
Жир необходим человеку для таких процессов:
- Выработка гормонов.
Прослойка жира способна вырабатывать гормоны, в первую очередь — эстроген и лептин, которые участвуют во многих физиологических процессах, происходящих в человеческом организме.
- Энергия и тепло. Энергия аккумулируется в виде жира. Основной её источник — углеводы, полученные с пищи. Недостаточное их поступление способствует расщеплению гликогенов (жировых запасов в мышцах), а избыточное – отложение их под кожей.
Когда гликоген заканчивается в организме начинается непосредственное расщепление жиров на глюкозу.
- Построение кожи.
- Формирование нервной ткани.
- Биохимические реакции (усвоение витаминов и микроэлементов).
- Защита от механических воздействий.
Жировая ткань, располагаясь вокруг органов и под кожей обеспечивает надежное положение (каждый орган находится на своём месте), а также защиту от сотрясений и травм. Именно поэтому опущение органов часто происходит лишь у худых людей.
Жировая ткань способна накапливать в себе токсические вещества, поэтому её уменьшение не только улучшает фигуру, но и оздоравливает организм. С потерей лишнего веса становятся заметны также косметологические изменение: улучшается цвет лица, исчезают боли в правом подреберье, кожа становится упругой и подтянутой.
Распределение жировой ткани
Жир в теле человека распределяется неравномерно, причём у мужчин и женщин по-разному.
У мужчин он расположен более равномерно, составляя 13-18% от общей массы тела. У женщин жир откладывается преимущественно в области живота, бедер и молочных желез (процент жира от 17 до 26%). Жировые клетки у представителей сильного пола немного плотнее чем у женщин, поэтому у них не появляется целлюлит. Говорить об избыточной массе тела можно, когда процент превышает допустимый показатель. Ожирение означает, когда у человека наблюдаются два типа жировой прослойки (периферический и центральный) и её объем превышает допустимый процент (для женщин до 25%, для мужчин 18%).
Причины ожирения
Многие задаются вопросом — откуда берутся лишние килограммы?
Причины лишнего веса могут быть разными:
- Несоответствие потребляемой энергии с расходуемой. При обильном питании и малоподвижном образе жизни жировая прослойка быстро растет, поэтому развивается ожирение.
Тут важную роль играет питание и физическая активность.
- Генетическая предрасположенность. Помимо набора генов, по наследству человеку от его родителей передаются и пищевые привычки. Например, если с детства человек привык употреблять высококалорийную пищу, то в более старшем возрасте эта привычка может сохраниться.
- Возрастные факторы. Чем старше человек, тем проще он набирает лишний вес – это связано с замедлением обмена веществ, в результате чего энергия расходуется медленно.
- Гормональный дисбаланс (эндокринное ожирение).
Данный тип ожирения возникает в результате нарушения функций гормонов.
Последствия ожирения
Избыточный вес может являться причиной развития многих болезней. В первую очередь наблюдаются нарушения в сердечно-сосудистой системе: увеличивается нагрузка на сердце, повышается уровень инсулина и холестерина, что нередко приводит к образованию тромбов. Также возрастает риск инфаркта миокарда и инсульта.
Полных людей часто беспокоит отдышка – они не могут подняться по лестнице без остановок или ездить стоя в транспорте продолжительное время.
Ещё одно серьезное заболевание, которое может крыться под лишним весом – это сахарный диабет (1 и 2 типа). У людей, которых индекс массы тела превышает 10% существует риск развития этого эндокринного заболевания в 10 раз выше, чем у людей с нормальным весом.
Жировые отложения – это прежде всего большая нагрузка на скелет, мышцы и суставы, что со временем приводит к артрозу, радикулиту и деформациям позвоночника.
Бесплодие как последствие ожирения
Для женщин репродуктивного возраста особенно опасен лишний вес, поскольку он может привести к бесплодию.
Женщины, которые страдают ожирением 1 степени имеют шанс на зачатие ребенка на 25% меньше, чем люди с нормальной массой тела. Даже если женщине с избыточным весом удалось забеременеть, то возрастает не только угроза выкидыша, но и развитие таких заболеваний как гестационный диабет, тромбоз, гипертония, нарушение сердечного ритма и плохая свертываемость крови.
Также повышенная масса тела может спровоцировать обильные кровотечения при родах и воспалительный процесс в органах малого таза. Вот почему важно избавляться от лишних килограммов до беременности.
Бесплодие на фоне ожирения развивается в результате нарушения функций половых гормонов. Жировая прослойка производит чрезмерный выброс андрогенов, который блокирует овуляцию (выход яйцеклетки из фолликула).
При этом у женщины наблюдается нерегулярный менструальный цикл, повышенная жирность кожи и усиленный рост волос на теле в нежелательных местах. Немаловажную роль в развитии бесплодия при избыточной массе тела играет инсулинорезистентность. Данное явление обуславливается сниженной чувствительностью рецепторов тканей к инсулину, что приводит к его усиленной выработки.
Таким образом, повышенный инсулин в крови провоцирует увеличение жировой прослойки.
Лечение ожирения
Чтобы вылечить ожирение женщине необходимо обратиться к эндокринологу и диетологу. Врач в первую очередь проведет диагностику, с целью определения состояния здоровья пациентки и выявления причины избыточного веса.
Если ожирение вызвано неправильным питанием и малоподвижным образом жизни, то назначается лечебная диета и легкие физические упражнения. Данные рекомендации женщина должна соблюдать независимо от типа и причин ожирения. Если же лишние килограммы накапливаются в результате гормональных нарушений, то потребуется гормональная терапия (схема лечения разрабатывается строго доктором).
Если женщине удается успешно похудеть – это ещё не означает достижения цели, поскольку важно также поддерживать нормальный вес: регулярно заниматься спортом, правильно питаться, проводить время на свежем воздухе.
Это поможет поддерживать оптимальное строение жировых клеток. Нередко бывают ситуации, при которых женщина похудев, по-прежнему не может забеременеть – это означает, что обмен веществ ещё не успел прийти в норму.
Под общим термином липиды (жиры) в науке объединяются все жироподобные вещества. Жиры представляют собой органические соединения, обладающие различным внутренним строением, но похожими свойствами. Эти вещества нерастворимы в воде. Но при этом они хорошо растворяются в других веществах - хлороформе, бензине. Жиры очень широко распространены в живой природе.
Исследования жиров
Строение жиров делает их незаменимым материалом для любого живого организма. Предположение о том, что эти вещества имеют одну скрытую кислоту, было сделано еще в XVII веке французским ученым Клодом Жозефом Жоруа. Он обнаружил, что процесс разложения мыла кислотой сопровождается выделением жирной массы. Ученый подчеркивал, что эта масса не является исходным жиром, поскольку отличается от него по некоторым свойствам.
Тот факт, что в строение липидов также входит глицерин, впервые был открыт шведским ученым Карлом Шееле. Полностью состав жиров был определен французским ученым Мишелем Шеврелем.
Классификация
По составу и строению жиры классифицировать очень сложно, поскольку в эту категорию входит большое количество веществ, различающихся по своему строению. Они объединяются только по одному признаку - гидрофобности. По отношению к процессу гидролиза биологи разделяют липиды на две категории - омыляемые и неомыляемые.
К первой категории относится большое число стероидных жиров, в состав которых входит холестерол, а также производные от него: стероидные витамины, гормоны, а также желчные кислоты. В категорию омыляемых жиров попадают липиды, называемые простыми и сложными. Простые - это те, что состоят из спирта, а также жирных кислот. К данной группе относятся различные типы воска, эфиры холестерола и другие вещества. Сложные жиры содержат в себе, помимо спирта и жирных кислот, другие вещества. К этой категории относятся фосфолипиды, сфинголипиды и другие.
Есть и другая классификация. Согласно ей, к первой группе жиров относятся нейтральные жиры, ко второй - жироподобные вещества (липоиды). К нейтральным относят комплексные жиры трехатомного спирта, например глицерина, или же ряда других жирных кислот, имеющих сходное строение.
Разнообразие в природе
К липоидам относят те вещества, которые встречаются в живых организмах, независимо от их внутреннего строения. Жироподобные вещества могут растворяться в эфире, хлороформе, бензоле, горячем спирте. Всего в природе найдено более 200 различных жирных кислот. При этом широкое распространение имеют не более 20 типов. Содержатся они как в животных организмах, так и в растениях. Жиры являются одной из главных групп веществ. Они обладают очень высокой энергетической ценностью - из одного грамма жира выделяется 37,7 кДж энергии.
Функции
Во многом функции, выполняемые жирами, зависят от их типа:
- Резервно-энергетическая. Вещества подкожного жира являются основным источником питания живых существ при голодании. Также они представляют собой источник питания для поперечно-полосатых мышц, печени, почек.
- Структурная. Жиры входят в состав межклеточных мембран. Главными их компонентами являются холестерол и гликолипиды.
- Сигнальная. Липиды выполняют различные рецепторные функции и участвуют во взаимодействии между клетками.
- Защитная. Подкожный жир также является хорошим термоизолирующим веществом для живых организмов. Он обеспечивает и защиту внутренних органов.
Строение жиров
Одна молекула любого липида состоит из остатка спирта - глицерина, а также трех остатков различных жирных кислот. Поэтому жиры иначе называются триглицеридами. Глицерин представляет собой бесцветную и вязкую жидкость, у которой нет запаха. Он тяжелее воды, и потому легко смешивается с ней. Температура плавления глицерина составляет +17,9 о С. Практически во все категории липидов входят жирные кислоты. По химическому строению жиры - это сложные соединения, которые включают в себя трехатомный глицерин, а также высокомолекулярные жирные кислоты.
Свойства
Липиды вступают в любые реакции, которые свойственны сложным эфирам. Однако у них есть и некоторые характерные особенности, связанные с их внутренним строением, а также наличием глицерина. По своему строению жиры также делятся на две категории - насыщенные и ненасыщенные. Насыщенные не содержат двойных атомных связей, ненасыщенные - содержат. К первым принадлежат такие вещества, как стеариновая и пальмитиновая кислоты. К ненасыщенным относится, к примеру, олеиновая кислота. Помимо различных кислот, строение жиров включает в себя также некоторые жироподобные вещества - фосфатиды и стерины. Они также имеют больше значение для живых организмов, так как участвуют в синтезе гормонов.
Большая часть жиров являются легкоплавкими - иными словами, они остаются в жидком состоянии при комнатной температуре. Животные жиры, наоборот, при комнатной температуре остаются твердыми, поскольку содержат большое количество насыщенных жирных кислот. К примеру, говяжье сало содержит следующие вещества - глицерин, пальмитиновую и стеариновую кислоты. Пальмитиновая плавится при температуре 43 о С, а стеариновая - при 60 о С.
Основной предмет, в рамках которого школьники изучают строение жиров - химия. Поэтому ученику желательно знать не только набор тех веществ, которые входят в состав различных липидов, но также иметь понимание их свойств. Например, жирные кислоты являются основой растительных жиров. Это вещества, которые получили свое название от процесса их выделения из липидов.
Липиды в организме
Химическое строение жиров - это остатки глицерина, который хорошо растворяется в воде, а также остатки жирных кислот, которые, наоборот, в воде нерастворимы. Если нанести каплю жира на поверхность воды, то в ее сторону обратится глицериновая часть, а сверху будут располагаться жирные кислоты. Эта ориентация очень важна. Слой жира, который входит в состав клеточных оболочек любого живого организма, препятствует растворению клетки в воде. Особенно важными являются вещества под названием фосфолипиды.
Фосфолипиды в клетках
Они также содержат в своем составе жирные кислоты и глицерин. Фосфолипиды отличаются от других групп жиров тем, что содержат также и остатки фосфорной кислоты. Фосфолипиды являются одними из важнейших компонентов клеточных оболочек. Также большую важность для живого организма несут и гликолипиды - вещества, содержащие в себе жиры и углеводы. Строение и функции этих веществ позволяют им осуществлять различные функции в нервной ткани. В частности, большое их количество содержится в тканях головного мозга. Гликолипиды размещаются на внешней части плазматических мембран клеток.
Строение белков, жиров и углеводов
АТФ, нуклеиновые кислоты, а также белки, жиры и углеводы относятся к органическим веществам клетки. Они состоят из макромолекул - больших и сложных по своему строению молекул, содержащих, в свою очередь, более мелкие и простые частицы. В природе встречаются три типа питательных веществ - это белки, жиры и углеводы. Строение они имеют разное. Несмотря на то, что каждый из этих трех типов веществ относится к углеродным соединениям, один и тот же атом углерода может образовывать различные внутриатомные соединения. Углеводы представляют собой органические соединения, которые состоят из углерода, водорода, а также кислорода.
Отличия в функциях
Различается не только строение углеводов и жиров, но и их функции. Углеводы расщепляются быстрее, чем остальные вещества - и поэтому они могут образовывать большее количество энергии. Находясь в организме в большом количестве, углеводы могут трансформироваться в жиры. Белки же не поддаются такой трансформации. Их строение намного сложнее, чем строение углеводов. Строение углеводов и жиров делает их основным источником энергии для живых организмов. Белки же являются теми веществами, которые расходуются в качестве строительного материала для поврежденных клеток в организме. Недаром они носят название «протеины» - слово «протос» произошло от древнегреческого языка и переводится как «тот, кто на первом месте».
Белки представляют собой линейные полимеры, содержащие в себе соединенные ковалентными связями аминокислоты. К настоящему времени они разделяются на две категории: фибриллярные и глобулярные. В строении белка различают первичную структуру и вторичную.
Состав и строение жиров делают их незаменимыми для здоровья любого живого организма. При заболеваниях и снижении аппетита отложенный жир действует в качестве дополнительного источника питания. Он является одним из главных источников энергии. Однако избыточное употребление жирных продуктов может ухудшить усвоение белка, магния, а также кальция.
Применение жиров
Люди давно научились применять эти вещества не только для питания, но и в быту. Жиры использовали для светильников еще во времена доисторической эпохи, ими смазывали полозья, при помощи которых корабли спускались на воду.
Эти вещества широко применяются в современной промышленности. Около трети всех производимых жиров имеет техническое предназначение. Остальные предназначены для употребления в пищу. В большом количестве липиды используют в парфюмерной индустрии, косметике, отрасли мыловарения. В пищу употребляются, главным образом, растительные масла - обычно они входят в состав различных продуктов питания, таких, как майонез, шоколад, консервы. В промышленной отрасли липиды используют для производства различных видов красок, лекарств. Также рыбий жир добавляют в олифу.
Технический жир обычно получают из отходов пищевого сырья и используют для производства мыла, хозяйственных средств. Также его добывают из подкожного жира различных морских животных. В фармацевтике он применяется для производства витамина А. Особенно его много в печени тресковых рыб, абрикосовом и персиковом маслах.
Жиры, которые по научному называются триглицериды, выполняют очень важную функцию для человеческого организма и для многих других живых существ. Значение жиров для организма трудно переоценить, поскольку без них ни одно млекопитающее (включая, разумеется, и человека) просто не могло бы существовать.
Функции жиров в организме
Основной функцией триглицеридов является, конечно же, выработка энергии. Только имея достаточное количество жиров в организме, человек может нормально существовать. Энергетическая ценность жиров в два раза выше энергетической ценности углеводов, а ведь многие считают основными элементами для выработки энергии именно углеводы. Однако триглицериды значительно опережают их по этому показателю. Именно жиры необходимы нам прежде всего для того, чтобы ходить, двигаться. Правда, при этом должно соблюдаться одно условие, а именно: должно происходить их нормальное всасывание в кишечнике с помощью кислот, содержащихся в желчи. Если этого не происходит, то жиры перестают усваиваться организмом и постепенно формируют вредные для организма жировые отложения. Именно поэтому для нормального синтеза жиров нужно стараться вести достаточно подвижный образ жизни, при котором все триглицериды будут перерабатываться в так необходимую нам энергию.
Значение жиров
Какие функции выполняют жиры? Как известно, жиры имеют и еще одно важное значение для любого животного организма. Именно триглицериды создают так называемую жировую прослойку, которая не позволяет холоду проникать в организм. Объясняется это крайне низкой теплопроводностью жиров. Конечно, наиболее важное значение это имеет для тех видов животных и птиц, которые живут в условиях крайнего севера или на южном полюсе - в Антарктиде. У тюленей, китов, моржей, пингвинов жировая прослойка достаточна для того, чтобы выдерживать самые суровые холода без какого-либо ущерба для их жизни и здоровья. Что касается людей, то нам, конечно, такая защита из триглицеридов не требуется, однако определенное количество все же необходимо - как говорится, про запас. А вот излишек жиров, как мы уже говорили выше, очень вреден для человеческого организма, поскольку это может привести и к заболеваниям пищевых органов, и даже к различным сердечно-сосудистым заболеваниям. Поэтому не зря говорят: «движение - жизнь». От холода нас спасет теплая одежда, а жиры человеку требуются лишь в качестве источника энергии. Что же касается применения жиров, то, помимо того, что они активно используются в пищевой промышленности и мыловарении, триглицериды активно применяются и в медицине, а также при производстве различных смазочных материалов.
Составляют основу питания человека. Самый калорийный компонент пищи создает наименьший термический эффект для мышц. Не растворяются в воде и могут содержать остатки желчной и фосфорной кислоты. В зависимости от этого они играют разные роли в организме. Основная функция – переваривание еды, насыщение энергией и усвоение жизненно важных компонентов, получаемых из продуктов питания.
Люди, которые стремятся похудеть, стараются ограничить жиры, так как именно они откладываются в подкожно-жировой клетчатке и образуют лишние сантиметры на талии, бедрах и ягодицах. Из-за этого девушки изнуряют себя диетами и проводят много времени в спортивном зале, отказываясь от полезных кислот. Но их сокращение в питании может привести к негативным последствиям, включая разрушение мышц, так как они выполняют ряд важных функций. Отказ от липидов чреват серьезными проблемами со здоровьем и отсутствием энергии. Почему жиры необходимы организму, и как контролировать свой вес, не отказываясь от них? Рассмотрим классификацию, функции, преимущества и недостатки. А также научимся правильно составлять свой рацион, чтобы получить максимальную пользу и остаться в хорошей физической форме. Кстати, в самом конце статьи есть наглядная .
Чтобы понять, почему не стоит отказываться от употребления жиров, следует рассмотреть их функции. Кроме того, что они доставляют при окислении в 2 раза больше энергии, чем белки и углеводы, есть еще рад полезных назначений.
- Снабжение организма незаменимыми . Они расщепляются в тонком кишечнике с помощью специальных ферментов, и продукты распада поступают в кровь. Резервные жировые запасы расходуются при недостатке пищи, С их помощью переносится длительная голодовка.
- Обеспечивают организм витаминами групп А, D, Е.
- Регулируют жировой обмен, предохраняют кожный покров от пересыхания.
- Плохо проводит тепло, поэтому охраняет организм от переохлаждения.
- Участвуют в передаче нервных импульсов и сокращении мышц.
- Липиды, за счет своей упругости, помогают телу удерживаться на поверхности воды.
- Способствуют концентрации внимания, улучшению мозговой деятельности и хорошей памяти.
- Вкусовые качества пищи лучше усваиваются.
- Защищают и восстанавливают клетки после тяжелых физических нагрузок и изнурительных .
Кроме этого следует отметить, что закупоривание кровеносных сосудов происходит редко, в зависимости от состояния здоровья человека. У холестерина есть и полезные свойства, о которых не говорят в рекламах : выработка гормонов тестостерона и эстрогена. Благодаря их содержанию проявляются женские и мужские признаки, энергия для спортивных силовых тренировок.
Интересно! Когда у спортсмена открывается «второе дыхание» после длительной тренировки или во время соревнований, это означает, что организм начал использовать энергию, содержащуюся в жирах.
Как мы видим, жиры в организме выполняют ряд полезных функций, несмотря на то, что от них все стараются избавиться, а от слова « » и вовсе бросает в пот. Но не все виды липидов полезны. Давайте изучим этот вопрос подробнее.
Виды жиров
Чтобы лучше понять, что такое жиры, следует детально изучить теоретическую сторону вопроса. Итак, липиды – это источники полиненасыщенных жирных кислот, которые приносят колоссальную пользу организму. Негативное воздействие возможно только при излишнем употреблении жирной пищи, так как полученная с ними энергия не успевает расходоваться, и запасается в виде жировых отложений на проблемных зонах и мышцах. Состав достаточно разнообразен: глицерин и множество жирных кислот. Именно из-за второго компонента меняются свойства липидов и их функциональность.
Пищевые жиры делятся на животные и растительные. Первые находятся в твердом состоянии, а вторые – в жидком. На столе мы их привыкли видеть в виде сливочного, льняного и подсолнечного масла, маргарина, пальмового жира, рыбьего жира.
Обратите внимание: В разных случаях жирные продукты могут негативно сказаться на здоровье органом и мышц, выработке энергии. Например, маргарин, наполовину состоит из трансгенных изомеров, из-за которых меняются свойства пищи в отрицательную сторону. А изомеры пальмового масла, которые нередко добавляются в детские смеси, связывают минералы, в частности кальций, из-за чего костная система долго не может окрепнуть.
Допустимая норма потребления ТГИЖК – 1 гр./день. Кроме этого существует квалификация насыщенных и полиненасыщенных жиров.
Вот их основные особенности:
- Ненасыщенные жиры отличаются растительным происхождением, содержатся во всех растениях кроме орехов, авокадо и растительных масел.
- Насыщенные жиры можно получить из еды животного происхождения (свинины, баранины, гусей, рыб, молока). В растительных жирах они содержатся только в пальмовом и кокосовом масле. Рекомендуем прочитать статью про .
- Мононенасыщенные жиры – незаменимые, так как организм их вырабатывает самостоятельно. Олеиновый помогает снижать уровень холестерина. В больших количествах можно найти в арахисовом, оливковом и авокадовом масле.
- Полиненасыщенные жиры поступают с пищей и считаются незаменимыми. Комплекс Омега-6 и Омега-3 оказывают положительное воздействие на сердечно-сосудистую систему, умственную деятельность, предотвращают преждевременное старение и устраняет депрессию. Вещества содержатся в орехах, семечках, льняном, соевом, рыжиковом и рапсовом масле. Их нельзя нагревать. Много компонентов содержится в морской рыбе и морепродуктах.
Природные жиры несколько полезнее. Они содержат насыщенные и ненасыщенные кислоты, которые приносят пользу организму.
Представим их классификацию в таблице.
Насыщенные жиры | Ненасыщенные жиры | ||
Мононенасыщенные | Полиненасыщенные | ||
Омега-9 | Омега-3 | Омега-6 | |
Сливочное масло и молочные жиры | Оливковое масло | Жирные сорта рыб и рыбий жир | Подсолнечное (постное) масло |
Сало, мясо и другие жиры животного происхождения | Арахисовое масло | Льняное масло | Кукурузное масло |
Пальмовое масло | Авокадо | Рапсовое масло | Семечки и другие виды орехов |
Кокосовое масло | Маслины | Грецкий орех | Хлопковое масло |
Экстракт какао-бобов | Мясо птицы | Зародыши пшеницы | Соевое масло |
Суточная потребность человека в полиненасыщенных жирных кислотах составляет 3 – 5% от общей калорийности питания. Это приблизительно 1 – 2 столовые ложки. Потребление «неправильных жиров» (насыщенных) приводит к лишней нагрузке на печень, а также влияет на процесс сжигания жиров.
Образуются токсины и свободные радикалы, которые приходится обеззараживать печени. Дополнительная нагрузка на орган – это серьезный удар по нему.
Интересно! В оливковом масле содержится алеиновая кислота, устойчивая к нагреванию, поэтому на нем можно готовить жареные блюда. Льняное следует использовать в качестве заправки для салатов.
Тело быстро накапливает жиры, потому что их усвоение происходит намного проще и быстрее, чем белков и углеводов. Поэтому, если вы хотите набрать вес, увеличьте потребление жиров, а не углеводов. У вас получится сделать это быстрее.
Как происходит сжигание жиров
Сжигание и превращение в энергию происходит с помощью аэробных упражнений и интенсивных силовых тренировок. Из-за разницы в метаболической активности жиров, их разделяют на три типа.
- Подкожный легче всего поддается сжиганию. Если применять силовые тренинги с отягощениями и подключить специальную диету, повысится уровень метаболизма, и нежелательные отложения на боках и талии исчезнут.
- Определяющийся полом, у женщин расположен в области груди, талии и верхней части бедер. Его практически невозможно полностью сжечь.
- Висцеральный наносит серьезные вред здоровью, так как быстро проникает в кровь. Чтобы быстрее от него избавиться, нужно подобрать правильные упражнения и сбалансированную диету.
- Абдоминальный является причиной атеросклероза, повышает риск сердечно-сосудистых заболеваний и диабета 2-го типа. У мужчин зачастую откладывается в нижней части живота.
Сжигание возможно при повышенной физической активности и . Конечно, организм без них не сможет полноценно функционировать. Но чтобы предупредить возникновение болезней, следует соблюдать суточную норму потребления веществ.
Обратите внимание! Отложения подлежат сжиганию при наличии доступного кислорода. Он поступает в мышцы только после 30 – 40 минут тренировки. Чтобы от него избавиться, нужно приложить немалые усилия.
Помните, что жиры не страшны для фигуры. Негативно сказываются на бедрах, животе и талии избыточнее нутриенты, в их сжигании есть смысл. Если человек потребляет жирной пищи больше, чем может потратить энергии, появляется избыточный вес.
Планируем рацион
В ежедневном рационе взрослого человека должно содержаться 30% жиров. При этом насыщенные должны составлять 7 – 10%, полиненасыщенные – 10%, мононенасыщенные – до 15%. Высчитать индивидуальную потребность можно с помощью простой формулы: общее потребление жира (гр) = общее количество ккал* 30% / 9.
Чтобы было легче планировать свое меню, воспользуйтесь предложенным списком.
Количество | Пищевые продукты |
Очень большое (более 40 г) | Растительное и сливочное масло, кулинарные жиры, маргарин, грецкие орехи, свиной шпик, жирная свинина, сырокопченая колбаса. |
Большое (20 – 40 г) | Голландский сыр, вареные и полукопченые колбасы, утка, гусь, свинина, творожная масса, сливки и сметана (больше 20% жирности), консервированные шпроты, халва, пирожные, шоколад. |
Умеренное (10 – 19 г) | Икра, осетр, семга, сельдь, сайра, диетическая колбаса, говяжьи сардельки, баранина, говядина, яйца, сливочное мороженое, плавленый сырок, творог. |
Малое (3 – 9 г) | Скумбрия, ставрида, нежирная сельдь, горбуша, килька, помадные конфеты, сдоба, мороженое, говядина, баранина, куры, полужирный творог, кефир, молоко. |
Очень малое (менее 3 г) | Белковое молоко, обезжиренный творог, кефир, хек, щука, судак, треска, крупы, фасоль, хлеб. |
Чтобы держать тело в хорошем виде, откажитесь от потребления маргарина и спреда. Они не несут ценности организму, а блюда можно сделать вкусными и без их использования. А также очистите холодильник от сыра, колбасы, сливок, мороженого и других продуктов, которые содержат растительный жир.
Приблизительный состав твердых и жидких триглицеридов
Триглицериды | Остатки кислот, % по массе | ||||
Пальмитиновая | Стеариновая | Олеиновая | Линолевая | Линоленовая | |
Сливочное масло | 25 | 11 | 34 | 6 | 5 |
Оливковое масло | 10 | 2 | 82 | 4 | – |
Подсолнечное масло | 11 | 4 | 38 | 46 | – |
Пальмовое масло | 44 | 5 | 39 | 11 | – |
Льняное масло | 5 | 3 | 4 | 62 | 25 |
Твердый бараний жир | 38 | 30 | 35 | 3 | 9 |
Твердый говяжий жир | 31 | 26 | 40 | 2 | 2 |
Твердый свиной жир | 27 | 14 | 45 | 5 | 5 |
Жиры в организме человека | 25 | 8 | 46 | 10 | – |
Интересно, что свиное сало содержит арахидоновую кислоту. Она является частью сердечной мышцы и принимает участие в обмене холестерина. Поэтому не спешите отказываться от вкусного продукта. Воздержитесь от транс-жиров. Они наиболее вредные, и полученные способом переработки жидкой консистенции в твердую. Они стоят дешевле натуральных и встречаются в магазинной продукции достаточно часто. Чтобы контролировать потребление и качество поступивших жиров, готовьте блюда самостоятельно.