§ 51. Пища — источник жизненно важных веществ

Определения и обозначения

Питательные вещества — компоненты пищи, необходимые организму для получения энергии, построения тканей и регуляции процессов. Иными словами, пища нужна не только для того, чтобы человек мог двигаться и сохранять тепло: из неё организм получает материал для клеток и вещества, помогающие управлять их работой. К питательным веществам относят белки, жиры, углеводы, воду, витамины и минеральные вещества. Потребность в них различается, поэтому рацион должен включать разные группы продуктов.

Белки — высокомолекулярные вещества, построенные из аминокислот и выполняющие в организме разнообразные функции. Их можно представить как длинные цепочки, состав и порядок звеньев в которых определяют свойства белка. Белки служат строительным материалом для клеток и тканей, а некоторые из них участвуют в обменных процессах. Пищевые белки нужны, чтобы организм получил аминокислоты для создания собственных белков.

Жиры — вещества, относящиеся преимущественно к триглицеридам, то есть соединениям глицерина и жирных кислот. Они являются источником энергии, но их роль этим не ограничивается: жиры входят в состав клеточных структур. Жирные кислоты различаются строением, поэтому различаются и свойства жиров. Кроме того, наличие жиров в пище помогает усваивать некоторые витамины.

Углеводы — органические вещества, многие из которых служат быстрым источником энергии; к ним относятся, например, глюкоза и крахмал. Простые углеводы, такие как глюкоза, могут быстро включаться в энергетический обмен, а сложные сначала расщепляются при пищеварении. Углеводы поступают в организм из разных продуктов, в том числе растительного происхождения. Их значение не сводится к сладкому вкусу: важна способность организма использовать их для получения энергии.

Как это устроено

Пища обеспечивает организм веществами и энергией, потому что клетки постоянно расходуют энергию и обновляют свои структуры. Энергию организм получает при превращениях питательных веществ, а строительный материал — при их расщеплении и последующем использовании. Поэтому рацион должен покрывать потребности не только в белках, жирах и углеводах, но и в воде, минеральных веществах и витаминах. Если питание не соответствует потребностям, нормальная работа организма затрудняется.

Белки пищи при пищеварении расщепляются до аминокислот: крупные молекулы не могут просто целиком использоваться для построения тканей. После всасывания аминокислоты поступают к клеткам, где из них синтезируются белки, нужные именно данному организму. Часть аминокислот организм способен образовать сам, а незаменимые аминокислоты должен получать с пищей. Поэтому источники белка важны не только по общему количеству, но и по составу аминокислот.

Углеводы при пищеварении превращаются в простые сахара, потому что клетки используют небольшие молекулы для получения энергии. Например, глюкоза включается в процессы клеточного обмена. Сложные углеводы, такие как крахмал, сначала должны быть расщеплены, и только затем продукты их переваривания усваиваются. Если сахаров поступает больше, чем организм расходует в данный момент, часть избытка может запасаться.

Жиры поставляют энергию, поскольку при их превращениях высвобождается энергия, используемая организмом. Одновременно они участвуют в построении клеточных мембран — структур, отделяющих клетку от окружающей среды и регулирующих обмен с ней. Жиры помогают усваивать некоторые витамины, поэтому слишком упрощённая оценка их роли только по энергетической ценности неверна. Свойства и действие жира зависят от того, какие жирные кислоты входят в его состав.

Витамины и минеральные вещества нужны в сравнительно небольших количествах, однако участвуют в регуляции обмена веществ. Они не заменяют белки, жиры и углеводы как источник энергии или строительный материал, но помогают согласованной работе процессов в организме. При недостатке отдельных витаминов или минеральных веществ эти процессы нарушаются. Избыток некоторых веществ также может быть вреден, поэтому принцип «чем больше, тем лучше» здесь не работает.

Основные группы веществ пищи и их роль

Сначала определите, к какой группе относится вещество в продукте, а затем посмотрите, какую роль оно выполняет. Таблица помогает не смешивать функции: например, белки не становятся ненужными из-за того, что жиры тоже дают энергию. При оценке рациона учитывайте все группы, а не только те, которые дают калории.

Разбор задач

Задача 1. В продукте содержится 12 г белка, 8 г жира и 30 г углеводов. Определите, какая группа даёт наибольший вклад в энергетическую ценность. Для расчёта используйте значения: 1 г белка — 17 кДж, 1 г углеводов — 17 кДж, 1 г жира — 38 кДж. Нужно сравнить не массу веществ, а количество энергии от каждого из них.

1. Для белка умножаем массу на энергетическую ценность грамма: 12 × 17 = 204 кДж. Это вклад белка в общую энергетическую ценность.
2. Для жира выполняем такой же расчёт: 8 × 38 = 304 кДж. Несмотря на меньшую массу, жир даёт больше энергии, чем белок.
3. Для углеводов получаем 30 × 17 = 510 кДж. Сравниваем три результата: 204, 304 и 510 кДж; наибольший вклад вносит углеводная часть.

Ответ: больше всего энергии в указанном продукте дают углеводы — 510 кДж. Общая энергетическая ценность по этим трём веществам составляет 204 + 304 + 510 = 1018 кДж. Вывод сделан по энергетическому вкладу, а не только по тому, какого вещества больше по массе.

Задача 2. Составьте рацион на день из предложенных продуктов так, чтобы в нём были источники белков, жиров и углеводов, а также овощи или фрукты. Допустим, в списке есть творог, гречневая крупа, яйцо, растительное масло, яблоко и овощи. Здесь не требуется просто выбрать самый калорийный продукт: нужно распределить продукты по их роли и добиться разнообразия.

1. Выделяем источники белка: например, творог и яйцо. Они дополняют рацион материалом для построения собственных белков организма.
2. Добавляем источник углеводов, например гречневую крупу, а также источник жиров — растительное масло. Учитываем, что один продукт может содержать несколько групп веществ, поэтому смотрим на рацион в целом.
3. Включаем овощи или фрукты, например овощи и яблоко. Проверяем, что в наборе есть все требуемые группы и что он не сводится к одному продукту или источнику энергии.

Ответ: пример подходящего набора — творог, гречневая крупа, яйцо, растительное масло, овощи и яблоко. Это не единственно возможный рацион и не расчёт точной суточной нормы: для него понадобились бы дополнительные данные о порциях и потребностях человека. При выборе из другого списка рассуждайте так же — проверяйте разнообразие и наличие разных групп питательных веществ.

Задача 3. По этикеткам двух продуктов сравните содержание белков, жиров и углеводов на 100 г, рассчитайте энергетическую ценность и выберите продукт, предпочтительный при заданном условии. Например, условие — выбрать вариант с меньшей энергетической ценностью. Важно не судить по одному показателю: меньшая масса жира ещё не гарантирует меньшую суммарную энергию.

1. Проверяем, что показатели обоих продуктов указаны на одинаковую массу — 100 г. Если на этикетке данные приведены для порции другой массы, пересчитываем их пропорционально.
2. Для каждого продукта умножаем белки и углеводы на 17 кДж/г, а жиры — на 38 кДж/г. Складываем три произведения; получаем расчётную энергетическую ценность 100 г продукта.
3. Сравниваем результаты и выбираем меньшее значение, если условие задачи — минимальная энергетическая ценность. Если условие иное, например важнее содержание белка, выбор нужно обосновать именно этим критерием.

Ответ: предпочтительным при заданном условии будет продукт с меньшей рассчитанной энергетической ценностью. Числовой ответ зависит от данных на конкретных этикетках, поэтому без них нельзя назвать конкретный продукт. Такой расчёт помогает сравнить продукты по выбранному признаку, но сам по себе не доказывает, что один из них лучше для любого рациона.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что пища нужна только для получения энергии. Так думают, потому что энергетическую ценность продуктов легко сравнить числом на упаковке, но это не описывает все потребности организма. Пища также поставляет вещества для построения тканей и регуляции процессов. Проверьте себя вопросом: объясняет ли выбранный продукт потребность и в энергии, и в материалах для клеток?

Ошибка — считать белки, жиры и углеводы взаимозаменяемыми, раз все они могут быть связаны с энергетическим обменом. Сходство в одном аспекте не отменяет различий: белки дают аминокислоты, жиры входят в мембраны, а углеводы служат важным источником энергии. Чтобы проверить себя, назовите для каждой группы не только энергетическую, но и особую роль. Если роли получились одинаковыми, значит, различия упущены.

Ошибка — считать витамины и минеральные вещества неважными, потому что их нужно мало. Малое количество не означает малой роли: эти вещества участвуют в регуляции обмена, и недостаток может нарушить работу организма. Самопроверка проста: спросите, требуется ли веществу быть источником энергии, чтобы оно было необходимо. Для витаминов и минералов ответ отрицательный.

Ошибка — сравнивать энергетическую ценность только по массе белков, жиров и углеводов. Её допускают, когда не учитывают, что грамм жира даёт больше энергии, чем грамм белка или углеводов. Умножьте массу каждой группы на энергетическую ценность одного грамма и только затем сравнивайте результаты. Такая проверка предотвращает ошибочный вывод по общей массе макронутриентов.

Связь с другими темами

Для понимания темы полезно знать состав органических веществ, строение белков, жиров и углеводов и то, как они превращаются. Эти знания связывают химические формулы и свойства веществ с тем, что происходит с пищей в организме. Тема опирается и на биологию: пищеварение объясняет расщепление и усвоение компонентов пищи, а обмен веществ — их дальнейшее использование. Навык читать состав продуктов пригодится при изучении органической химии, биологии человека и при сравнении сведений на этикетках.

Что запомнить

• Пища поставляет организму энергию и вещества для построения тканей.
• Основные питательные вещества — белки, жиры и углеводы.
• Белки пищи расщепляются до аминокислот.
• Углеводы служат важным источником энергии.
• Жиры выполняют энергетическую и структурную функции.
• Витамины и минеральные вещества нужны в небольших количествах, но необходимы для нормальной работы организма.