Значение жиров в питании человека. Биологическая роль жиров Какое значение имеют жиры в организме человека

Жиры , вещества животного (см. ), растительного (см. ) и микробного происхождения, состоящие в основном (до 98%) из триглицеридов (ацилглицеринов) полных эфиров и жирных кислот. Содержат также ди- и моноглицериды (1-3%), и (0,5-3%), свободные жирные кислоты, и их эфиры (0,05 1,7%), красящие вещества (каротин, ксантофилл), A, D, Е и К, полифенолы и их эфиры. Химические физические и биологические свойства жиров определяются входящими в их состав триглицеридами и, в первую очередь, длиной цепи, степенью ненасыщенности жирных кислот и их расположением в триглицериде. В состав жиров входят в основном неразветвленные жирные кислоты, содержащие четное число С (от 4 до 26) как насыщенные, так моно- и полиненасыщенные; в основном это миристиновая, пальмитиновая, стеариновая, 9-гексадеценовая, олеиновая, линолевая и линоленовая кислоты. Почти все ненасыщенные кислоты растительных жиров и большинства животных жиров являются цис -изомерами. Жиры жвачных животных содержат транс -изомеры. Триглицериды, содержащие остатки различных кислот, существуют в виде нескольких изомеров положения, а также в виде различных стереоизомеров, например:

Триглицериды природных жиров содержат по крайней мере две различные жирные кислоты. Различают триглицериды, содержащие три насыщенные кислоты (S 3), две насыщыщенную и одну ненасыщенную (соотв. SSU и SUS ), одну насыщенную и две ненасыщенную (соответственно SUU и USU ) и три ненасыщенные кислоты (U 3) (см. таблицу).

В растительных жирах основная часть ненасыщенных кислот расположена в β-положениях триглицеридов. При большом количестве ненасыщенных кислот они занимают также α-положения. Насыщенные кислоты в растительных жирах расположены главным образом в α-положениях. В животных жирах ненасыщенные кислоты также преимущественно занимают β-положение. Исключением является свиной жир в нем β-положение преимущественно занято насыщенными кислотами даже при низком содержании последних.

Физические свойства жиров

и для большинства жиров составляет 39,5 кДж/г; ΔH пл 120-150 Дж/г; С 0 р ок. 2 Дж/(г.К).

Жиры - плохие проводники тепла и электричества. Коэффициент 0,170 Вт/(м.К), диэлектрическая постоянная (30-40)·10 - 30 Кл.м. Температура вспышки большинства жиров 270-330°С, температура самовоспламенения 340-360 °С; характеристикой жира является также так называемая температура дымообразования (дымления), при которой происходит визуально заметное образование вследствие разложения жира . Она падает с ростом жира и лежит в пределах 160-230°С. Жиры неограниченно растворимы в . , частично растворимы в (5-10%) и , практически не растворимы в воде, но образуют с ней . В 100 г воды эмульгируются 10 мг говяжьего жира , 50 мг свиного. Жиры растворяют небольшие количества воды (0,1-0,4%) и значительные количества (7-10% по объему N 2 , H 2 , О 2 и до 100% СО 2). Растворимость Н 2 , N 2 , O 2 возрастает с ростом температуры, растворимость СО 2 падает.

Химические свойства жиров

жиров , конечные продукты которого глицерин и жирные кислоты, осуществляют в промышленности нагреванием их с водой до 200-225°С при 2-2,5.10 6 Па (безреактивный способ) или нагреванием при нормальном давлении в присутствии (катализатор Твитчела и контакт Петрова). Щелочной применяют в процессах мыловарения (см. ) и при наличии в жирнокислотных цепях гидроксильных групп. Скорости ферментативного гидролиза α- и β-сложноэфирных групп панкреатической различны, что используют для установления строения триглицеридов жиров .

Алкоголиз жиров , в частности метанолиз, используется как первая ступень непрерывного метода мыловарения. Глицеролиз действием применяют для получения моно-и диглицеридов, используемых в качестве эмульгаторов. Ацидолиз, например, ацетолиз кокосового жира с последующей избытка уксусной кислоты глицерином, приводит к смеси, состоящей из лауроилдиацетина, миристоилдиацетина и др. смешанных триглицеридов, применяемой в качестве нитроцеллюлозы. Большое практическое значение имеет реакция двойного обмена ацильными радикалами в триглицеридах (переэтерификация), протекающая как внутри-, так и межмолекулярно и приводящая к перераспределению остатков жирных кислот. При проведении этой реакции в однофазной жидкой системе (ненаправленная переэтерификация) происходит статистическое перераспределение кислотных остатков в образующейся смеси триглицеридов. Направленная (многофазная) осуществляется при такой температуре, при которой высокоплавкие триглицериды находятся в твердом, а низкоплавкие - в жидком состоянии. При направленной переэтерификации жиры обогащаются наиболее высокоплавкими (S 3) и наиболее низкоплавкими (U 3) триглицеридами. Ненаправленная и особенно направленная натуральных жиров используется для изменения их физических свойств - температуры плавления, пластичности, вязкости. и алкоголиз жиров проводят преимущественно в присутствии кислотных , переэтерификацию - в присутствии основных. Большое значение имеют восстановление (см. ) и цис -, транс -изомеризация непредельных ацильных остатков триглицеридов. Изомеризацию цис -изомеров ненасыщенных кислот в транс -изомеры (элаидирование) проводят при 100-200°С в присутствии катализаторов - Ni, Se, оксидов N, S. При изомеризации полиненасыщенных кислот (рыбий жир ) образуются кислоты с сопряженными двойными связями, обладающие высокой способностью к высыханию.

Прогоркание жиров , проявляющееся в появлении специфического запаха и неприятного вкуса, вызвано образованием низкомолекулярных карбонильных соединений и обусловлено рядом химических процессов. Различают два вида прогоркания - биохимическое и химическое. Биохимическое прогоркание характерно для жиров , содержащих значительное количесвтво воды и примеси белков и углеводов (например, для коровьего масла). Под воздействием содержащихся в белках ферментов (липаз) происходит гидролиз жира и образование свободных жирных кислот. Увеличение кислотности может не сопровождаться появлением прогорклости. Микроорганизмы, развивающиеся в жире , выделяют другие ферменты - липооксидазы, под действием которых жирные кислоты окисляются до β-кетокислот. Метилалкилкетоны, образующиеся при распаде последних, являются причиной изменения вкуса и запаха жира . Во избежание этого производится тщательная очистка жиров от примесей белковых веществ, хранение в условиях, исключающих попадание микроорганизмов, и при низкой температуре, а также добавка консервантов (NaCl, бензойная кислота).

Химическое прогоркание - результат окисления жиров под действием О 2 воздуха (автоокисление). Первая стадия - образование пероксильных радикалов при атаке молекулярным О 2 углеводородных остатков как насыщенных, так и ненасыщенных жирных кислот. Реакция промотируется светом, теплом и соединениями, образующими свободные радикалы (пероксиды, переходные металлы). Пероксильные радикалы инициируют неразветвленные и разветвленные цепные реакции, а также распадаются с образованием ряда вторичных продуктов - гидроксикислот, эпоксидов, кетонов и альдегидов. Последние и вызывают изменение вкуса и запаха жира . Для жиров , в которых преобладают насыщенные жирные кислоты, характерно образование кетонов (кетонное прогоркание), для жиров с высоким содержанием ненасыщенных кислот - альдегидное прогоркание. Для замедления и предотвращения химического прогоркания используют ингибиторы радикальных реакций: смесь 2- и 3-трет -бутил-4-гидроксианизола (БОА), 3,5-ди-трет -бутил-4-гидрокситолуол (БОТ), эфиры галловой кислоты, а также соедиенния, образующие комплексы с тяжелыми металлами (например, лимонная, аскорбиновая кислоты).

Биологическая роль жиров

Жиры - одна из основных групп веществ, входящих, наряду с белками и углеводами, в состав всех растительных и животных клеток. В организме животных различают запасные и плазматические жиры . Запасные жиры откладываются в подкожной клетчатке и в сальниках и являются источником энергии. Плазматические жиры структурно связаны с белками и углеводами и входят в состав большинства мембран. Жиры обладают высокой энергетической ценностью: при полном окислении в живом организме 1 г жира выделяется 37,7 кДж, что в два раза больше, чем при окислении 1 г белка или углевода. Благодаря низкой жиры играют важную роль в теплорегуляции животных организмов, предохраняя животных, особенно морских, от переохлаждения. Вследствие своей эластичности жиры играют защитную роль в коже позвоночных и в наружном скелете насекомых. Жиры - необходимая составная часть пищи. Норма потребления взрослым человеком - 80-100 г/сут.

Анализ жиров

Жиры не являются индивидуальными веществами, поэтому для их определения мало применимы классические методы анализа. Для сравнительной оценки чистоты жиров и их идентификации определение температуры проводят в специальных стандартных условиях. Различают температуру подъема, при которой образец, находящийся в открытом с обоих концов капилляре и помещенный в термостат, начинает подниматься к верху капилляра; температуру растекания, при которой образец, помещенный в U-образный капилляр, начинает течь; температуру просветления, при которой образец становится совершенно прозрачным. Кроме того, определяют температуры истечения и каплепадения на приборе Уббелоде. Определяется также так называемый титр жира - температура застывания смеси жирных кислот, выделенных из данного жира . Титр жира - характерная величина, на которой не сказывается полиморфизм жирных кислот.

Роль жиров в организме

Жиры (липиды от греч. lipos – жир) относятся к основным пищевым веществам (макронутриентам). Значение жира в питании многообразно.

Жиры в организме выполняют следующие основные функции:

энергетическая - являются важным источником энергии, превосходящим в этом плане все пищевые вещества. При сгорании 1 г жира образуются 9 ккал (37,7 кДж);

пластическая - являются структурной частью всех клеточных мембран и тканей, в том числе нервной;

являются растворителями витаминов А, Д, Е, К и способствуют их усвоению;

служат поставщиками веществ, обладающих высокой биологической активностью : фосфатиды (лецитин), полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК), стерины и др.;

защитная - подкожный жировой слой предохраняет человека от охлаждения, а жиры вокруг внутренних органов защищает их от сотрясений;

вкусовая - улучшают вкус пищи;

вызывают чувство длительного насыщения (ощущение сытости).

Жиры могут образовываться из углеводов и белков, но в полной мере ими не заменяются.

Жиры подразделяются на нейтральные (триглицериды) и жироподобные вещества (липоиды).

Биологическая эффективность жиров

Нейтральные жиры состоят из глицерина и жирных кислот . Жирные кислоты во многом определяют свойства жиров.

Биологическая эффективность - показатель качества жиров пищевых продуктов, отражающий содержание в них незаменимых полиненасыщенных жирных кислот.

В природе обнаружено более 200 жирных кислот, но практическое значение имеют только 20.

Жирные кислоты подразделяются на насыщенные, мононенасыщенные, полиненасыщенные .

Насыщенные жирные кислоты (до предела насыщенные водородом – предельные ) - пальмитиновая, стеариновая, миристиновая, масляная, капроновая, каприловая, арахиновая и др. Высокомолекулярные предельные жирные кислоты (стеариновая, арахиновая, пальмитиновая) имеют твердую консистенцию, низкомолекулярные (масляная, капроновая и др.) – жидкую. (большинство растительных масел).

В твердых жирах преобладают насыщенные жирные кислоты (жиры животных и птиц) Чем больше насыщенных жирных кислот, тем выше температура плавления жира, тем дольше он переваривается и хуже усваивается (бараний и говяжий жиры).

Биологическая активность насыщенных жирных кислот невелика. С насыщенными жирными кислотами связываются представления об отрицательном их влиянии на жировой обмен, развитии атеросклероза. Имеются данные, что повышение содержания холестерина в крови связано с поступлением животных жиров, имеющих в своем составе насыщенные жирные кислоты. Избыточное поступление твердых жиров также способствует развитию ишемической болезни сердца, ожирению, желчнокаменной болезни и др.

Мононенасыщенные (моноеновые) - к ним относится олеиновая кислота , находящаяся практически во всех жирах животного и растительного происхождения. Большое ее количество содержится в оливковом масле (66,9%). Имеются данные о благоприятном действии олеиновой кислоты на липидный обмен, в частности на обмен холестерина и функции желчевыводящих путей. ВОЗ (2002) отнесла олеиновую кислоту к возможным, но окончательно не доказанным, алиментарным факторам, снижающим риск сердечно-сосудистых заболеваний.

Полиненасыщенные (полиеновые, ПНЖК ) - имеющие две и более свободные двойные связи. К ним относится линолевая кислота, имеющая две двойные связи, линоленовая , имеющая три двойные связи, и арахидоновая , имеющая четыре двойные связи. Эти кислоты, благодаря своим биологическим свойствам, называются витамином F . Линолевая и линоленовая кислоты относятся к незаменимым (эссенциальным) нутриентам, т.к. не синтезируются в организме и поступают только с пищей.

ПНЖК участвуют в регуляции обменных процессов в клеточных мембранах, в образовании энергии в митохондриях. Около 25% жирнокислотного состава мембран составляет арахидоновая кислота. Из ПНЖК в организме образуются тканевые гормоноподобные вещества (простагландины), они положительно влияют на жировой обмен в печени, повышают эластичность кровеносных сосудов, нормализуют состояние кожи, необходимы для нормального функционирования головного мозга. ПНЖК способны связывать в крови холестерин, образовывать с ним нерастворимый комплекс и выводить его из организма (антисклеротическая роль).

Превращения ПНЖК в организме зависят от химической структуры, а именно от положения первой от метильного конца двойной связи. Так, у линолевой кислоты эта связь находится в положении 6. Все другие кислоты (в частности арахидоновая), образующиеся из нее, также имеют первую двойную связь в положении 6 и относятся к ПНЖК семейства омега-6.

У линоленовой кислоты первая свободная двойная связь самая удаленная и находится в положении 3 , поэтому данная кислота и продукты ее превращения (эйкозапентаеновая, докозапентаеновая и докозагексаеновая жирные кислоты) относятся к ПНЖК семейства омега-3.

Очень богаты линолевой кислотой растительные масла (подсолнечное, кукурузное, хлопковое и соевое). Хорошим источником линолевой кислоты являются мягкие маргарины, майонез, орехи. Из круп ее больше всего в пшене, но в 25 раз меньше, чем в подсолнечном масле.

Таблица 2

Количество жирных кислот (в г) в 100 г жировых продуктов.

Источниками линоленовой кислоты являются льняное, конопляные масла, соевое, горчичное и рапсовое масла. Источником ПНЖК омега-3 в основном являются жиры морских рыб и животных (сельдь, лососевые, печень трески, морские млекопитающие и т.д.).

Следует отметить, что в некоторых продуктах одновременно присутствуют значительные количества линолевой и линоленовой кислот – конопляное, соевое, горчичное и рапсовое масла.

Физиологические эффекты ПНЖК в организме во многом связаны с их метаболитами. Исследования последних лет показали, что ПНЖК семейства омега-3 нормализуют жировой обмен, повышают пластичность кровеносных сосудов, уменьшают вязкость крови, препятствуют образованию тромбов, стимулируют иммунитет (участвуют в образовании Т-лимфоцитов), продукцию простагландинов, обладают антиоксидантным и антиканцерогенным действием. Установлена их положительная роль при лечении атеросклероза, ишемической болезни сердца, гипертонической болезни, язвы желудка, сахарного диабета, аллергических и кожных заболеваний и др.

В рационе здорового человека соотношение ПНЖК омега-6 к омега-3 должно быть 10:1, а при нарушении липидного обмена от 3:1, до 6:1. Изучение фактического питания населения показало, что у значительной части населения это соотношение составляет от 10:1 до 30:1. Это свидетельствует о дефиците ПНЖК семейства омега-3.

5.3. Свежесть жиров

Пищевая ценность жиров определяется не только жирнокислотным составом, температурой плавления и др., но и показателями свежести . Свежесть – обязательный признак полноценности жиров.

Пищевые жиры при длительном хранении в присутствии кислорода и света прогоркают, что связано с аутоокислением ненасыщенных жирных кислот. Отрицательно действует на жиры длительная термическая обработка. В окисленных и перегретых жирах разрушаются витамины, уменьшается содержание ПНЖК и накапливаются вредные вещества (перекиси, альдегиды и др.), вызывающие раздражение желудочно-кишечного тракта и нарушающие обмен веществ.

В организме человека жиры также могут подвергаться аутоокислению (липидная пероксидация). Этот процесс относят свободнорадикальному окислению, которое активно инициируется постоянно возникающими в тканях первичными кислородными радикалами. Организм человека обладает антиоксидантной защитой, при недостаточности которой развивается ряд заболеваний, в т.ч. атеросклероз. К антиоксидантам относятся ферменты (каталаза, супероксиддисмутаза и др.), мочевая кислота, альбумин, а также ряд микронутриентов (витамины Е, А и С, ß-каротин, селен) и др

Для предупреждения аутоокисления жирных кислот и прогоркания пищевых жиров в жиросодержащие продукты вводят антиоксиданты.

5.4. Транс-изомеры жирных кислот (ТИЖК)

Транс-изомеры жирных кислот – особые формы молекул ненасыщенных жирных кислот, иногда называемых «молекулами-уродами». ТИЖК лишены биологической эффективности и для организма являются только источниками энергии. Однако при потреблении в большом количестве они могут неблагоприятно влиять на организм.

В натуральных молочных и мясных жирах, мягких маргаринах ТИЖК составляют около 3% всех жиров. Много ТИЖК (до14 %) в вырабатываемых жировой промышленностью гидрогенизированных жирах, использующихся для производства твердых маргаринов, кулинарных и кондитерских жиров. Эти жиры широко применяют в кондитерской промышленности для изготовления печенья, конфет, шоколадных паст, картофельных чипсов, прослойки вафель и т.д. Используют их при жарении различных кулинарных изделий (пирожков, цыплят и т.д.).

Имеются данные о том, что ТИЖК, как и насыщенные жирные кислоты, повышают уровень общего холестерина и снижают антиатерогенные фракции в крови. Это является фактором риска развития атеросклероза, нарушает обмен биологически активных веществ, образующихся из ПНЖК, ухудшает качество жиров грудного молока у кормящих матерей. Следует отметить, что речь не идет об опасности потребления вафель с жиросодержащими прослойками или картофельных чипсов, а о том, что этими и подобными изделиями не следует злоупотреблять в повседневном питании здорового человека.

5.5. Жироподобные вещества

Значительную ценность для организма представляют жироподобные вещества (липоиды) . К ним относятся биологически активные вещества - фосфолипиды и стерины.

Фосфолипиды (фосфатиды) – основными представителями являются лецитин, кефалин и сфингомиелин. В организме человека они входят в состав клеточных оболочек, имеют существенное значение для их проницаемости, обмена веществ между клетками и внутриклеточным пространством.

Фосфолипиды пищевых продуктов различаются по химическому составу и биологическому действию. Последнее во многом зависит от природы входящего в их состав аминоспирта .

В продуктах питания наиболее широко представлен лецитин . Лецитин в своем составе имеет глицерин, ненасыщенные жирные кислоты, фосфор и витаминоподобное вещество холин . Лецитин обладает липотропным действием - уменьшает накопление жиров в печени, способствуя их транспорту в кровь. Он входит в состав нервной и мозговой ткани, влияет на деятельность нервной системы. Лецитин - важный фактор регулирования холестеринового обмена, т.к. предотвращает накопление в организме избыточных количеств холестерина, способствует его расщеплению и выведению. Большое значение имеет достаточное количество лецитина в диетах при атеросклерозе, болезнях печени, желчнокаменной болезни, в рационах питания лиц умственного труда и пожилых людей, а также в рационах лечебного и лечебно-профилактического питания.

Суточная потребность в лецитине составляет около 5 г. Лецитином богаты яйца (3,4 г%), печень, икра, мясо кролика, сельдь жирная, нерафинированные растительные масла (2,5-3,5 г%). В говядине, баранине, свинине, мясе кур, горохе содержится около 0,8 г% лецитина, в большинстве рыб, сыре, сливочном масле, овсяной крупе – 0,4-0,5 г%, в твороге жирном, сметане – 0,2 г%. Хорошим источником лецитина при малой жирности является пахта.

Стерины представляют собой гидроароматические спирты сложного строения, содержащиеся в растительных маслах (фитостерины) и животных жирах (зоостерины) .

Из фитостеринов наиболее известен ß-ситостерин , больше всего его содержится в растительных маслах. Он нормализует холестериновый обмен, образуя с холестерином нерастворимые комплексы, которые препятствуют всасыванию холестерина в желудочно-кишечном тракте, и тем самым снижают его содержание в крови.

Холестерин относится к животным стеринам. Он является нормальным структурным компонентом всех клеток и тканей. Холестерин входит в состав мембран клеток и вместе с фосфолипидами и белками обеспечивает избирательную проницаемость мембран и влияет на активность связанных с ними ферментов. Холестерин – источник образования желчных кислот, стероидных гормонов половых желез и коры надпочечников (тестостерон, кортизон, эстрадиол и др.), витамина Д.

Следует выделить связь пищевого холестерина с атеросклерозом , причины возникновения которого сложны и многообразны. Известно, что холестерин входит в состав сложных плазменных белков липопротеинов. Выделяют липопротеины высокой плотности (ЛПВП), липопротеины низкой плотности (ЛПНП) и липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП). К атерогенным, т.е. способствующим формированию атеросклероза, относят ЛПНП и ЛПОНП. Они способны откладываться на сосудистой стенке и формировать атеросклеротические бляшки , в результате чего просвет кровеносных сосудов суживается, нарушается кровоснабжение тканей, сосудистая стенка становиться непрочной и хрупкой.

Основная часть холестерина в организме образуется в печени (около 70%) из жирных кислот, главным образом насыщенных. Часть холестерина (около30%) человек получает с пищей.

Качественный и количественный состав пищи существенно влияет на обмен холестерина. Чем больше холестерина поступает с пищей, тем меньше его синтезируется в печени и наоборот. При преобладании насыщенных жирных кислот и легкоусвояемых углеводов биосинтез холестерина в печени повышается, а в случае преобладания ПНЖК - снижается. Обмен холестерина нормализуют лецитин, метионин, витамины С, В 6 , В 12 и др., а также микроэлементы. Во многих продуктах эти вещества хорошо сбалансированы с холестерином: творог, яйца, морская рыба, некоторые морепродукты. Поэтому отдельные продукты и весь рацион нужно оценивать не только по содержанию холестерина, но и по совокупности многих показателей. В настоящее время насыщенные жирные кислоты животных и гидрогенизированных жиров отнесены к более значимым факторам риска развития сердечно-сосудистой патологии, чем пищевой холестерин.

Холестерин широко представлен во всех пищевых продуктах животного происхождения (табл. 3).

В обычном дневном рационе питания должно содержаться не более 300 мг холестерина. При тепловой обработке разрушается около 20% холестерина.

Таблица 3.

5.6. Источники жиров в питании

Ни один из пищевых жиров, взятый в отдельности, не может полностью обеспечить потребности организма в них. Так, животные жиры , в том числе молочный жир, обладают высокими вкусовыми качествами, содержат довольно много витаминов А и D, лецитина, обладающего липотропными свойствами. Однако в них мало ПНЖК и много холестерина - одного из факторов риска атеросклероза.

Растительные жиры содержат много ПНЖК, витамина Е и ß-ситостерина, способствующего нормализации холестеринового обмена. В то же время в растительных маслах отсутствуют витамины А и Д, а при тепловой обработке эти масла легко окисляются.

Источниками животных жиров являются шпик свиной (90-92% жира), сливочное масло(62-82%), жирная свинина (49%), колбасы (20-40%), сметана (10-30%), сыры (15-45%) и др.

Источники растительных жиров - растительные масла (99,9% жира), орехи (53-65%), овсяная крупа (6,1%), гречневая крупа, пшено (3,3%) и др.

В здоровом питании должна предусматриваться комбинация животных и растительных жиров.

Низкокалорийные заменители жира

Широкое распространение избыточной массы тела и ожирения среди населения экономически развитых стран вызвали необходимость поиска и разработки низкокалорийных заменителей жира, а также привлекли внимание к маложирным «легким» продуктам. Существуют две группы заменителей жиров.

Первая группа включает углеводы и белки, молекулы которых изменены таким образом, что способны связывать большие количества воды, в три раза превышающие массу этих веществ. Набухшие частицы дают при разжевывании ощущение жира, а калорийность данных заменителей снижается до 1-2 ккал/г. Из углеводов для таких целей используют низкомолекулярные крахмалы, декстрины, мальтодекстрины и камеди. Белковые заменители жира получают из молока и яиц. Заменители этой группы всасываются и метаболизируются как обычные белки и углеводы.

Вторая группа заменителей представляет собой синтетические вещества, обладающие физическими и технологическими свойствами жиров в пищевых продуктах. Синтетические жирозаменители имеют различную химическую природу, степень переваривания и усвоения, а также неодинаковое влияние на желудочно-кишечный тракт. Они заменяют жир в пище в эквивалентном по массе соотношении. Из синтетических заменителей жира наиболее известны эфиры жирных кислот с сахарами, например полиэфир сахарозы. Следует подчеркнуть, что идет изучение их безопасности и эффективности.

Потребность и нормирование жиров в питании

Нормирование жира в рационе питания производится с учетом возраста, пола, характера трудовой деятельности, национальных и климатических особенностей. По нормам питания России для здорового взрослого человека в среднем требуется 1,1 г жира на 1 кг массы тела. Из общего количества потребляемых жиров около 30% должны составлять растительные.

Среднесуточная физиологическая потребность человека в насыщенных жирных кислотах составляет 25 г, ПНЖК - 11 г.

Наилучшим соотношением жирных кислот считается: 10-20% полиненасыщенных, 30% насыщенных и 50-60% мононенасыщенных жирных кислот.

За счет жира должно обеспечиваться около 30% суточной энергетической ценности рациона. Потребность в жирах на Крайнем Севере, в связи с увеличением теплопродукции, повышена на 5-7%, в условиях юга - снижена на 5% от общей энергоценности рациона. В высокогорных районах потребление жиров ограничивают, т.к. в связи с уменьшением содержания кислорода в воздухе при пониженном барометрическом давлении ухудшается окисление жиров в организме и накапливаются недоокисленные продукты жирового обмена.

Липиды по их функциям в организме условно делят на две группы - запасные (резервные) и структурные (протоплазматические). Отдельные авторы, подчеркивая защитные функции липидов, выделяют некоторые из них в особую группу (например воски).

Запасные липиды, в основном жиры (глицериды), обладая высокой калорийностью, являются энергетическим и строительным резервом организма, который используется им при недостатке питания и заболеваниях. Высокая калорийность жира позволяет организму в экстремальных ситуациях существовать за счет его запасов («жировых депо») в течение нескольких недель. До 90% всех видов растений содержат запасные липиды главным образом в семенах. Запасные липиды являются защитными веществами, помогающими растению переносить неблагоприятное воздействие внешней среды, например низкие температуры. Запасные липиды животных и рыб, концентрируясь в подкожной жировой ткани, защищают организм от травм. Воски, которые выполняют защитные функции, также могут быть условно отнесены к защитным липидам. Запасные липиды у большинства растений и животных являются основной по массе группой липидов (иногда до 95-96%) и относительно легко извлекаются из жиросодержащего материала неполярными растворителями («свободные липиды»).

Структурные липиды (в первую очередь фосфолипиды) образуют сложные комплексы с белками (липопротеиды), углеводами, из которых построены мембраны клеток и клеточных структур, и участвуют в разнообразных сложных процессах, протекающих в клетках. Фосфолипиды вместе с белками и углеводами участвуют в построении клеточных мембран и субклеточных структур (органелл), выполняя роль несущих конструкций мембран, они регулируют поступление в клетку и ее структуры разнообразных соединений.

По массе они составляют значительно меньшую группу липидов (в масличных семенах 3-5%). Это трудноизвлекаемые «связанные» и «прочносвязанные» липиды. Для их извлечения необходимо предварительно разрушить их связь с белками, углеводами и другими компонентами клетки. Связанные липиды выделяются гидрофильными полярными растворителями или их смесями (хлороформ-метанол, хлороформ-этанол), которые разрушают некоторые белково-липидные, гликолипидные соединения. Прочносвязанные липиды извлекаются

при кипячении липидсодержащего материала со спиртовым раствором щелочи (для разрушения прочных комплексов липидов с нелипидными компонентами). При этом может происходить гидролиз отдельных групп липидов и омыление жирных кислот щелочью. Во время процесса извлечения липидов из масличного сырья в масло переходит большая группа сопутствующих жирам жирорастворимых веществ: пигменты, жирорастворимые витамины, стерины и некоторые другие соединения. Они играют большую роль в пищевой технологии и влияют на пищевую и физиологическую ценности полученных продуктов питания.

Значение жиров для организма далеко не исчерпывается их высокой калорийностью и их структурными свойствами. В частности, установлено, что систематический недостаток жиров в пище сокращает жизнь, нарушает деятельность центральной нервной системы и органов размножения, снижает выносливость к неблагоприятным условиям жизни и различным заболеваниям. Более того, регулярное поступление в организм необходимых количеств жира является обязательным. При длительном резком ограничении жиров в диете организм теряет способность нормально осуществлять обменные превращения избыточных количеств жира и становится менее устойчивым к развитию атеросклеротического процесса. Проявление всех этих свойств жиров в первую очередь связывается с наличием в их составе высоконепредельных (полиненасыщенных) жирных кислот: арахидоновой, а-линоленовой, олеиновой, линолевой, полиненасыщенных жирных кислот с 5-6 двойными связями.

Организм человека не может синтезировать линолевую и линоленовую жирные кислоты, а биосинтез арахидоновой кислоты возможен из линолевой только при наличии витамина В 6 и токоферола. Поэтому эти жирные кислоты называются также незаменимыми (эссенциальными) кислотами. В связи с исключительной ролью, которую играют эти жирные кислоты в общем состоянии организма, их обычно называют биологически активными компонентами жира или витамином F. (Впервые эти кислоты получили название витамина F в 1929 г.)

В последнее время жирные кислоты, обладающие биологической активностью, делят по положению первой двойной связи у третьего или шестого атомов углерода на два семейства тп-3 и та-6. В состав семейства тп-3 входят а-линоленовая, экозапентаеновая, докозагекса-еновая жирные кислоты. Линолевая, у-линоленовая, арахидоновая кислоты входят в семейство тп-6. Биологическая активность незаменимых жирных кислот различна, наиболее активна арахидоновая кислота, ее активность в 2-3 раза выше активности линолевой и линоленовой кислот. Однако в пищевых продуктах ее мало, но она может образовываться в организме из линолевой кислоты при участии пиридоксинового фермента. Линоленовая кислота сама малоактивна, но она усиливает биологическую активность линолевой кислоты.

Биологическая активность витамина F проявляется прежде всего в его участии в жировом обмене, в переводе холестерина из эфиров нерастворимых жирных кислот в растворимые соединения, которые легко удаляются из организма. Холестерин выполняет в организме многообразные жизненно важные функции, а поэтому является физиологически необходимым веществом. Однако наряду с этим он является и основным веществом, ответственным за развитие атеросклероза. В развитии атеросклероза имеет значение не холестерин пищи, а те нарушения, которые возникают в самом организме и влекут за собой изменения липидного обмена, в том числе и холестеринового. Холестерин синтезируется в организме человека и животных из уксусной кислоты и водорода воды, и его содержание не зависит от наличия холестерина в пище. Холестерин сыворотки крови человека в норме представлен в виде эфиров, главным образом, с высоконепредельными жирными кислотами. Эти эфиры имеют относительно низкую температуру плавления (32,5-40 °С) и достаточно высокую растворимость в водной среде. Биосинтез холестерина происходит в печени. При преобладании в пище ненасыщенных жирных кислот происходит биосинтез нормальных эфиров холестерина. При недостатке в пище полиненасыщенных жирных кислот холестерин в значительной степени этерифицируется с насыщенными кислотами. Образующиеся эфиры имеют относительно высокие температуры плавления (75,0-80,5 °С) и меньшую растворимость. Увеличение содержания в сыворотке крови насыщенных (анормальных) эфиров ведет к гиперхолестериномии и отложению их в стенках сосудов с последующим развитием атеросклероза, тромбозов. Таким образом, высоконепредельные жирные кислоты способствуют нормальному содержанию в сыворотке крови холестерина путем воздействия на его биосинтез в печени.

Кроме того, витамин F усиливает липотропное действие холина. Ненасыщенные жирные кислоты также повышают эластичность и устойчивость стенок кровеносных сосудов.

Приведенные относительные величины биологической активности линолевой и линоленовой кислот соответствуют их нашивному (практически неизменному) состоянию, в котором они находятся непосредственно в жирах. В частности, указанной биологической активностью обладают цисформы 9,12-линолевой, 9,12, 15-линоленовой и 5,7, 11,14-арахидоновой кислот. В то же время изомеры этих кислот, в частности, отличающиеся от нативных по стереоизомерии и по положению двойных связей в углеводородной цепи, различны по своей биологической активности и как правило обладают заметно более низкой активностью по сравнению с кислотами в нативном состоянии. Так, у жирных кислот с тремя двойными связями коньюгированные формы не активны, а у жирных кислот, которые имеют две двойные связи, наблюдается F-активность и у коньюгированных форм. Очевидно, что окисленные высоконепредельные жирные кислоты утрачивают биологическую активность.

В последнее время изучается действие и физиологическое значение жирных кислот семейства ш-3-эйкозапентаеновой, докозагексаеновой и а-линоленовой жирных кислот, содержащихся в значительных количествах в жирах гидробионтов. Установлено, что эйкозапентаеновая кислота обладает профилактическим и лечебным действием при заболеваниях сердечно-сосудистой системы, снижает опасность коронарных тромбозов.

Арахидоновая и эйкозаполиеновая кислоты являются предшественниками в биосинтезе простагландинов и лейкотриенов. Это регуляторы липидной природы, синтезирующиеся внутриклеточными ферментами. Простагландины уменьшают артериальное давление, являются ингибиторами тромбообразования, вызывают сокращение гладких мышц матки и яйцеводов, оказывают седативное действие, влияют на железы внутренней секреции, расслабляют мышцы бронхов и трахей.

Рекомендуемое Институтом питания РАМН соотношение ш-6: та-3 в рационе составляет для здорового человека 10:1, для лечебного питания - от 3: 1 до 5: 1, соотношение полиненасыщенных и насыщенных кислот должно приближаться к 2: 1, соотношение линолевой и линоленовой кислот 10: 1.

Способность жирных кислот, входящих в состав липидов, обеспечивать синтез структурных компонентов клеточных мембран характеризуют с помощью специального коэффициента, отражающего соотношение количества арахидоновой кислоты, которая является главным представителем полиненасыщенных жирных кислот в мембранных липидах, к сумме всех других полиненасыщенных жирных кислот с 20 и 22 атомами углерода. Этот коэффициент получил название коэффициента эффективности метаболизации эссенциальныхжирных кислот (КЭМ).

Рыбий жир и растительные масла (до 60-70%);

Свиной и птичий жиры (до 50%);

Бараний и говяжий жиры (не превышает 5-6%).

Потребность организма человека в линолевой кислоте составляет 3-6 г в сутки (максимальное количество 6-10 г), содержание полиненасыщенных жирных кислот в пересчете на линолевую должно обеспечивать около 4% общей калорийности рациона питания. Суточная потребность в витамине Е при наличии в пище пиридоксина удовлетворяется 15-20 г подсолнечного масла.

Жиры являются источником жирорастворимых витаминов. В состав неомыляемой части жиров и масел входят жирорастворимые витамины A, D, Е, К. Витамины - это органические соединения различной химической природы, биорегуляторы процессов, протекающих в живом организме, важнейший класс незаменимых пищевых веществ. Для нормальной жизнедеятельности человека витамины необходимы в небольших количествах, но так как организм не может удовлетворить свои потребности в них за счет биосинтеза (он не синтезирует витамины или синтезирует их в недостаточном количестве), они должны поступать с пищей в качестве ее обязательного компонента. Из витаминов образуются коферменты или простетические группы ферментов; некоторые из них участвуют в транспортных процессах через клеточные барьеры, в защите компонентов биологических мембран и т. д. Отсутствие или недостаток в организме витаминов вызывает болезни недостаточности: гиповитаминозы (болезни в результате длительного недостатка витаминов) и авитаминозы (болезни в результате отсутствия или резко выраженного глубокого дефицита витаминов).

Витамин А - белое кристаллическое вещество с температурой плавления 7-8 °С, нерастворим в воде, но хорошо растворим во многих органических растворителях, всегда сопутствует жирам, хорошо растворим в них.

Витамин А существует в виде двух химических форм: К х (С 20 Н 30 О), А 2 (С 20 Н 28 О) и представляет собой циклический ненасыщенный одноатомный спирт и ядром р-ионона. Витамин А 1 содержит в молекуле пять двойных связей (одна связь в Р-иононовом кольце), а витамин А 2 содержит в молекуле на одну двойную связь больше, чем A t (две двойные связи в Р-иононовом кольце).

В большинстве животных продуктов основной формой является витамин А 4 , физиологическая активность которого вдвое выше, чем витамина А 2 . Многие свойства витамина А и каротинов обусловлены наличием в молекуле двойных связей. В организме человека и животных витамин A1 образуется из а; В- и у-каротинов. Витамин А 2 содержится в жире, выделенном из печени пресноводных рыб. Для него неизвестен провитамин. Можно полагать, что он образуется как продукт превращения витамина А 1.

Богаты витамином А 1 жиры печени ряда рыб (трески, палтуса, морского окуня); например, в жире печени палтуса содержится 1,5-2,5% витамина А 4 , морского окуня - до 35%. Содержание витамина А 1 и А 2 в печени рыб, а также в печени других животных зависит от условий их питания. Чем больше в пище каротинов, тем больше витамина A1 оказывается в жире печени.

Биологическая активность каротина в три раза ниже, чем витамина А, т. е. 3 мг каротина соответствуют 1 мг витамина А. С учетом того, что только 50% каротина может преобразоваться в ретинол, эксперты Всемирной организации здравоохранения рекомендуют считать 1 мкг каротина пищи равным (по биологической активности) 0,167 мкг ретинола. Одна третья часть потребности человека должна поступать в организм в виде витамина А, а две третьих части могут быть получены в виде каротина.

Роль витамина А в жизнедеятельности организма человека разнообразна; в частности, он необходим для осуществления процессов роста человека и животных.

Исследования с помощью световой и электронной микроскопии показали важную роль витамина А в поддержании нормального состояния кожи. При недостатке в пище витамина А кожа становится шершавой и быстро воспаляется, а волосы теряют блеск и выпадают. Витамин А также необходим для обеспечения нормальной дифференциации эпителиальной ткани, так как является составной частью эпителия. При лишении человека витамина А наблюдается так называемая кератинизация эпителия различных органов в многослойный плоский ороговевающий эпителий.

Предполагается, что кератинизация вызывается особым веществом, единственным антагонистом которого является витамин А. Этим можно объяснить накопление в эпителиальных клетках плотного вещества (кератогиалина) при недостаточности витамина А. При низком содержании витамина А кожа и слизистые оболочки теряют влажность и становятся сухими и роговидными.

Отсутствие витамина А может быть причиной заболевания внутренних органов, и особенно желудка, кишечника, мочеполовых и дыхательных органов. Недостаток витамина А может вести к нарушению минерального обмена и к изменению слизистых оболочек мочевого пузыря, лоханок и желчного пузыря, что способствует образованию камней.

Недостаток витамина А вызывает поражения глаз, известные под названием ксерофтальмие. При авитаминозе А наблюдается воспаление роговой оболочки глаз, которое при несвоевременном лечении может привести к слепоте. Отсюда витамин А как фактор, предупреждающий ксерофтальмию, и получил название антиксерофтальмический.

Для нормального состояния глаза необходима непрерывная доставка новых порций витамина А. При недостаточном поступлении этого витамина восстановление зрительного пурпура идет медленно, с большим трудом, с чем и связано нарушение приспособления глаза к темноте. Это ведет к возникновению ночной слепоты (гемералопии), которая характеризуется плохим зрением с наступлением сумерек и ночью, при нормальном зрении - днем.

Таким образом, витамин А способствует адаптации человека к темноте. Вместе с тем ретинол участвует в обеспечении также и цветового зрения, особенно на синий и желтый цвета.

Кроме того, витамин А принимает участие в обмене фосфора и в образовании холестерина.

Возникающая при недостаточности витамина А сухость кожи и слизистых оболочек способствует более легкому повреждению эпителия, что облегчает внедрение инфекции. Снижение барьерной функции, в свою очередь, ведет к возникновению дерматитов, а сухость и перерождение эпителия слизистых дыхательных путей способствует возникновению бронхитов, катаров дыхательных путей и т. д.

Витамин А разрушается ультрафиолетовыми лучами и легко окисляется кислородом воздуха, особенно в присутствии минеральных кислот. При пропускании через раствор витамина А воздуха уже при 100 °С в течение 4 часов витамин полностью разрушается. Разрушение витамина с повышением температуры ускоряется, но в отсутствие кислорода витамин А и каротин можно нагревать до 120-130 °С, их состав и биологические свойства не изменятся, что происходит также при сушке пищевых продуктов на воздухе. Прогоркание жиров сопровождается разрушением витамина А. Предохраняют витамин А от разрушения аскорбиновая кислота, и особенно гидрохинол и витамин Е. Суточная потребность в витамине А для различных групп населения следующая (мг): взрослые мужчины и женщины - 1,5; беременные женщины - 2,0; кормящие матери - 2,5; дети до года - 0,5; от года до 7 лет - 1,0; от 7 до 15 лет - 1,5. Потребность в витамине А рекомендуется удовлетворять на 1/3 продуктами, содержащими этот витамин, и на 2/3 продуктами, содержащими каротин-

Витамин D. Предполагается существование целого комплекса витаминов. В настоящее время известны витамины D 1, D 2 , D 3 , D 4 и D 5 и др. Они близки по своей биологической активности, но различаются строением молекул и происхождением. Наибольшее практическое значение имеют витамин D 2 (кальциферол или эргокальциферол) и витамин D 3 (холекалциферол).

Особенно много витаминов группы D в жире печени морских рыб. В растительных маслах содержатся преимущественно их провитамины. Превращение провитаминов в витамины легко происходит под влиянием ультрафиолетовых лучей. Витамины D относятся к группе стеролов С 28 Н 43 ОН. Провитамином эргокальциферола является эргостерин, предшественник витамина D 3 - 7-де-гидрозолестерин. Провитамины относятся к группе стеринов. Под воздействием ультрафиолетовых лучей с длиной волны 255-313 ммк провитамины последовательно превращаются в соответствующие витамины. При этом происходит разрыв кольца и возникает третья двойная связь, характерная для всех разновидностей витаминов D. Превращением провитамина в активный витамин и объясняется положительная роль солнечных лучей в предупреждении рахита.

Витамин D 2 более устойчив к нагреванию, чем витамин D 3 . He очень высокая температура и кислород воздуха витамин D не разрушают. Его активность теряется лишь при 180 °С Витамины D инактивируются под действием света.

В организме человека оба витамина (D 3 и D 2) действуют одинаково, отчетливо выявляя свои противорахитические свойства.

Витамин D регулирует фосфорно-кальциевый обмен в организме и тем самым способствует процессу костеобразования. Под влиянием витамина D повышается усвоение пищевого кальция в кишечнике, поддерживается нормальный уровень кальция крови. Улучшается также и обеспечение организма фосфором за счет усиления его реабсорбции в почках. Обратное всасывание профильтрованного фосфора в почках у здоровых детей достигает 82,5%, в начальной стадии рахита - 68,9%, а при тяжелом рахите - 34,8%. Полагают, что это действие витамина D осуществляется при снижении функции паращитовидных желез. В то же время имеются данные о том, что, участвуя в обеспечении обмена кальция в организме, витамин D и паращитовидная железа дополняют друг Друга. Имеются данные, что этот процесс происходит с участием гормона коры надпочечников (глюкокортикоидов).

Кроме того, витамин D улучшает усвоение магния, а также ускоряет выведение свинца из организма. Считают, что витамин D и тироксин являются антагонистами.

При недостаточности витамина D изменяется общее состояние организма, нарушается обмен веществ, и прежде всего минеральный. Кальций и фосфор усваиваются в малых количествах или совсем не усваиваются. У детей это приводит к рахиту. У взрослых может наступить размягчение костей, известное под названием остеомаляции.

Биохимическая роль витамина D заключается в повышении уровня щелочной фосфатазы в крови.

Суточная потребность человека в витамине D составляет около 500 ИЕ (1 ИЕ соответствует 0,025 мг химически чистого витамина D) при одновременном введении соответствующего количества кальция и фосфора. Беременные и кормящие женщины, а также дети витамин D принимают только по назначению врача.

Витамин D в организме человека накапливается главным образом в печени. Печень является тем органом, где происходит превращение витамина D, в активную форму - в 25-гидроксихолекальциферол. С мочой этот витамин не выделяется. Избыточное потребление витамина D вызывает гипервитаминоз D, который характеризуется повышенной возбудимостью, раздражительностью, плохим самочувствием, значительным повышением в крови кальция. Гипервитаминоз D постепенно исчезает после прекращения поступления в организм витамина.

Противопоказан витамин D при активном туберкулезе легких, при язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, при заболеваниях печени и при сердечной декомпенсации. Витамин D может способствовать развитию атеросклероза.

Витамин Е представляет собой высокомолекулярные циклические спирты, получившие название токоферолов. Известно восемь модификаций витамина Е, но в пищевых жирах найдены четыре - ее, р у и 5.

Три близких по строению вещества обладают Е-витаминной активностью: а-токоферол - С 29 Н 30 О 2 , (3-токоферол - С 28 Н 48 0 2 и у-токоферол - С 28 Н 48 0 2 . Наиболее активным является а-токоферол, который в 2,5 раза активнее 3-токоферола.

Витамины этой группы представляют собой бесцветные, вязкие маслообразные вещества, застывающие при О °С. Они растворимы в жирах и органических растворителях, в воде нерастворимы. Витамин Е находится в больших количествах в растительных маслах. Животные жиры бедны витамином Е, а рыбьи жиры его совершенно не содержат. Витамином Е богаты зародыши злаков, яичные желтки, салат, шпинат и зеленые части других растений.

Витамин Е сохраняется в гидрогенизированных жирах, даже при 240 °С. Он стоек по отношению к действию разбавленных минеральных кислот. Едкие щелочи вызывают распад витамина Е. При щелочной рафинации и дезодорации содержание токоферолов снижается. Разрушаются они сильными окислителями, например озоном и др. Важнейшей особенностью токоферолов помимо витаминной активности является их сильное антиокислительное свойство. Они хорошо защищают растительные масла и жиры от окисления. При этом сами токоферолы окисляются, теряя витаминные свойства. Наибольшим антиокислительным действием обладают у- и 8-токоферолы, а наименьшим а-токоферол.

Витамин Е, являясь естественным антиоксидантом, в организме человека предохраняет от разрушения биологические мембраны. Токоферолы способствуют накоплению в организме витамина А и других жирорастворимых витаминов, предохраняют ненасыщенные жирные кислоты от окисления, участвуют в фосфорилировании, в том числе и витаминов. Недостаток токоферолов ведет к ряду патологических процессов. Его недостаток ведет к бесплодию, мышечной дистрофии, параличу конечностей, некрозу печени.

Наиболее чувствительны к недостатку витамина Е половые органы вследствие повреждения соответствующих клеток. При этом возникает бесплодие или нарушение процесса беременности, нарушается способность сперматозоидов к оплодотворению. Введение в организм достаточного количества витамина Е быстро ведет к восстановлению функции размножения, так как изменения в половом аппарате при авитаминозе Е имеют временный характер. За его положительное влияние на функцию размножения витамин Е называют антистерильным витамином.

Длительный недостаток витамина Е вызывает развитие мышечной дистрофии и выпадение волос. Опыты на животных показывают, что прежде всего изменения наблюдаются в поперечнополосатых мышцах. Мышцы теряют свою поперечнополосатую исчерченность, а затем наступают более глубокие изменения, ведущие к перерождению мышечных волокон. Мышечные волокна истончаются и затем распадаются, некротизируются. Одновременно с уменьшением массы мышечных волокон в мышцах возрастает количество соединительной ткани. Все эти изменения наступают в результате нарушения нормального питания мышц, дистрофии: мышечная ткань уменьшается, подвижность резко снижается.

Морфологические изменения в мышцах сопровождаются изменениями в обмене веществ. В мышцах снижается содержание гликогена, увеличивается количество липидов, изменяется содержание различных минеральных веществ (увеличивается содержание хлористого натрия, уменьшается содержание калия, магния, фосфора). Изменяется также белковый состав мышц, причем резко уменьшается количество сократительного белка - миозина. В мышцах снижается содержание характерного для них азотистого вещества - креатина. Изменения, наступающие в мышцах при Е-авитаминозе, носят название мышечной дистрофии. Мышечная дистрофия в незапущенных случаях излечивается обогащением пищи токоферолами.

В последнее время отмечено, что витамин Е может предупреждать тромбоэмболии путем связывания протромбина в присутствии кальция. Витамин Е относят к антикоагулянтам, так как он предотвращает неестественную коагуляцию в сосудах. Кроме того, токоферолы способствуют нормальному содержанию гликогена печени, улучшают жировой, белковый и минеральный обмен.

Токоферолы образуются только в зеленых частях растений, и особенно в молодых ростках злаков. Отсюда богаты витамином Е растительные масла. Животные не синтезируют токоферолы.

Для усвоения организмом витамина Е необходимо наличие желчи в кишечном содержимом.

Суточная потребность в витамине Е составляет 12-15 мг. Наиболее богаты витамином Е растительные масла (соевое масло содержит 1200 мг/кг, кукурузное - 1000 мг/кг, подсолнечное - 600 мг/кг) и сливочное масло - 200 мг/кг.

Витамин К обладает антигеморрагическим (кровоостанавливающим) действием, синтезируется в кишечнике человека с помощью микроорганизмов, откуда и всасывается. Известно несколько групп этих витаминов: K1, K 2 и К 3 . Они имеют общую формулу С 31 Н 4б 0 2 и являются производными 2-метил-1,4-нафтахинона. В растениях содержится витамин K1, в животных продуктах - К 2 . Витаминная активность витамина К 1 примерно в 2 раза выше активности витамина К 2 . Длинная боковая цепь витамина K 1 является остатком высокомолекулярного алифатического спирта фитола, входящего в состав хлорофилла.

Витамин K1 - светло-желтое маслянистое вещество, кристаллизующее при температуре около -20 С. Витамин К 2 в чистом виде - желтый кристаллический порошок с температурой плавления 50-52 °С. Витамин К 2 синтезируется кишечной палочкой в верхних отделах кишечника, растворяется в желчных кислотах и всасывается. Все витамины группы К хорошо растворимы в жирах и во многих органических растворителях, но нерастворимы в воде. Сравнительно легко разрушаются при действии света и щелочей.

Основное физиологическое свойство витамина К состоит в повышении свертываемости крови, и прежде всего в случаях с низким содержанием протромбина.

Известно, что для нормальных процессов свертывания необходима определенная концентрация протромбина, уменьшение которой ведет к замедлению свертывания крови.

Протромбин вырабатывается в печени. Антигеморрагическая роль витамина К состоит прежде всего в том, что он стимулирует протром-бинообразовательную функцию печени и тем самым ведет к повышению уровня протромбина в плазме крови. И наоборот, К-гиповитаминоз сопровождается уменьшением концентрации протромбина в крови. Антагонистом витамина К является дикумарин.

В последнее время установлено, что антигеморрагическая роль витамина К не ограничивается его влиянием на протромбинообразование. Полагают, что витамин К стимулирует образование и других компонентов, участвующих в свертывании крови, и прежде всего фибриногена.

Помимо участия в процессах свертывания крови витамин К является стимулятором мышечной деятельности. Повышение сократительной способности мышцы происходит в результате воздействия витамина К на миозин - сократительный белок мышечных волокон. При этом витамин К усиливает сократительную деятельность не только поперечнополосатых мышц, но также поддерживает тонус гладкой мускулатуры. Кроме того, витамин К способствует усилению регенерации тканей и ускоряет заживление ран, а также обладает болеутоляющим действием и повышает сопротивляемость организма к инфекции.

Витамин К распространен больше всего в зеленых частях растений, и конопляном масле. Несколько меньше витаминов находится в подсолнечном, соевом, сурепном и льняном маслах. Среди продуктов животного происхождения наибольшее количество витамина К содержит жир свиной печени. Суточная потребность человека в витамине К составляет 0,2-0,3 мг.

Животные жиры и растительные масла, наряду с белками и углеводами – одна из главных составляющих нормального питания человека. Они являются основным источником энергии: 1 г жира при полном окислении (оно идет в клетках с участием кислорода) дает 9,5 ккал (около 40 кДж) энергии, что почти вдвое больше, чем можно получить из белков или углеводов. Кроме того, жировые запасы в организме практически не содержат воду, тогда как молекулы белков и углеводов всегда окружены молекулами воды. В результате один грамм жира дает почти в 6 раз больше энергии, чем один грамм животного крахмала – гликогена. Таким образом, жир по праву следует считать высококалорийным «топливом». В основном оно расходуется для поддержания нормальной температуры человеческого тела, а также на работу различных мышц, поэтому даже когда человек ничего не делает (например, спит), ему каждый час требуется на покрытие энергетических расходов около 350 кДж энергии, примерно такую мощность имеет электрическая 100-ваттная лампочка .

Для обеспечения организма энергией в неблагоприятных условиях в нем создаются жировые запасы, которые откладываются в подкожной клетчатке, в жировой складке брюшины – так называемом сальнике. Подкожный жир предохраняет организм от переохлаждения (особенно эта функция жиров важна для морских животных). В течение тысячелетий люди выполняли тяжелую физическую работу, которая требовала больших затрат энергии и соответственно усиленного питания. Для покрытия минимальной суточной потребности человека в энергии достаточно всего 50 г жира. Однако при умеренной физической нагрузке взрослый человек должен получать с продуктами питания несколько больше жиров, но их количество не должно превышать 100 г (это дает треть калорийности при диете, составляющей около 3000 ккал). Следует отметить, что половина из этих 100 г содержится в продуктах питания в виде так называемого скрытого жира. Жиры содержатся почти во всех пищевых продуктах: в небольшом количестве они есть даже в картофеле (там их 0,4%), в хлебе (1–2%), в овсяной крупе (6%). В молоке обычно содержится 2–3% жира (но есть и специальные сорта обезжиренного молока). Довольно много скрытого жира в постном мясе – от 2 до 33%. Скрытый жир присутствует в продукте в виде отдельных мельчайших частиц. Жиры почти в чистом виде – это сало и растительное масло; в сливочном масле около 80% жира, в топленом – 98%. Конечно, все приведенные рекомендации по потреблению жиров – усредненные, они зависят от пола и возраста, физической нагрузки и климатических условий. При неумеренном потреблении жиров человек быстро набирает вес, однако не следует забывать, что жиры в организме могут синтезироваться и из других продуктов. «Отрабатывать» лишние калории путем физической нагрузки не так-то просто. Например, пробежав трусцой 7 км, человек тратит примерно столько же энергии, сколько он получает, съев всего лишь одну стограммовую плитку шоколада (35% жира, 55% углеводов) .Физиологи установили, что при физической нагрузке, которая в 10 раз превышала привычную, человек, получавший жировую диету, полностью выдыхался через 1,5 часа. При углеводной же диете человек выдерживал такую же нагрузку в течение 4 часов. Объясняется этот на первый взгляд парадоксальный результат особенностями биохимических процессов. Несмотря на высокую «энергоемкость» жиров, получение из них энергии в организме – процесс медленный. Это связано с малой реакционной способностью жиров, особенно их углеводородных цепей. Углеводы, хотя и дают меньше энергии, чем жиры, «выделяют» ее намного быстрее. Поэтому перед физической нагрузкой предпочтительнее съесть сладкое, а не жирное.Избыток в пище жиров, особенно животных, увеличивает и риск развития таких заболеваний как атеросклероз, сердечная недостаточность и др. В животных жирах много холестерина (но не следует забывать, что две трети холестерина синтезируется в организме из нежировых продуктов – углеводов и белков).

Известно, что значительную долю потребляемого жира должны составлять растительные масла, которые содержат очень важные для организма соединения – полиненасыщенные жирные кислоты с несколькими двойными связями. Эти кислоты получили название «незаменимых». Как и витамины, они должны поступать в организм в готовом виде. Из них наибольшей активностью обладает арахидоновая кислота (она синтезируется в организме из линолевой), наименьшей – линоленовая (в 10 раз ниже линолевой). По разным оценкам суточная потребность человека в линолевой кислоте составляет от 4 до 10 г. Больше всего линолевой кислоты (до 84%) в сафлоровом масле, выжимаемом из семян сафлора – однолетнего растения с ярко-оранжевыми цветками. Много этой кислоты также в подсолнечном и ореховом масле.

По мнению диетологов, в сбалансированном рационе должно быть 10% полиненасыщенных кислот, 60% мононенасыщенных (в основном это олеиновая кислота) и 30% насыщенных. Именно такое соотношение обеспечивается, если треть жиров человек получает в виде жидких растительных масел – в количестве 30–35 г в сутки. Эти масла входят также в состав маргарина, который содержит от 15 до 22% насыщенных жирных кислот, от 27 до 49% ненасыщенных и от 30 до 54% полиненасыщенных. Для сравнения: в сливочном масле содержится 45–50% насыщенных жирных кислот, 22–27% ненасыщенных и менее 1% полиненасыщенных. В этом отношении высококачественный маргарин полезнее сливочного масла.

Необходимо помнить

Насыщенные жирные кислоты отрицательно влияют на жировой обмен, работу печени и способствуют развитию атеросклероза. Ненасыщенные (особенно линолевая и арахидоновая кислоты) регулируют жировой обмен и участвуют в выведении холестерина из организма. Чем выше содержание ненасыщенных жирных кислот, тем ниже температура плавления жира. Калорийность твердых животных и жидких растительных жиров примерно одинакова, однако физиологическая ценность растительных жиров намного выше. Более ценными качествами обладает жир молока. Он содержит одну треть ненасыщенных жирных кислот и, сохраняясь в виде эмульсии, легко усваивается организмом. Несмотря на эти положительные качества, нельзя употреблять только молочный жир, так как никакой жир не содержит идеального состава жирных кислот. Лучше всего употреблять жиры как животного, так и растительного происхождения. Соотношение их должно быть 1:2,3 (70% животного и 30% растительного) для молодых людей и лиц среднего возраста. В рационе питания пожилых людей должны преобладать растительные жиры.

Жиры не только участвуют в обменных процессах, но и откладываются про запас (преимущественно в брюшной стенке и вокруг почек). Запасы жира обеспечивают обменные процессы, сохраняя для жизни белки. Этот жир обеспечивает энергию при физической нагрузке, если с пищей жира поступило мало, а также при тяжелых заболеваниях, когда из-за пониженного аппетита его недостаточно поступает с пищей.

Обильное потребление с пищей жира вредно для здоровья: он в большом количестве откладывается про запас, что увеличивает массу тела, приводя порой к обезображиванию фигуры. Увеличивается его концентрация в крови, что, как фактор риска, способствует развитию атеросклероза, ишемической болезни сердца, гипертонической болезни и др.

Углеводы

Своё название углеводы получили потому, что соотношение водорода и кислорода в молекулах первых известных их представителей было 2:1, вследствие чего их рассматривали как соединения с водой.

Классификация углеводов

Примеры полисахаридов.

23.2.Глюкоза

Рассмотрим строение, свойства, применение основных углеводов. Начнём с глюкозы Глюкоза - моносахарид, одна из восьми изомерных альдогексоз. Молярная масса 180 г/моль. Глюкоза в виде D-формы (декстоза, виноградный сахар) является самым распространённым углеводом. D-глюкоза (обычно её называют просто глюкозой) встречается в свободном виде и в виде олигосахаридов (тростниковый сахар, молочный сахар), полисахаридов (крахмал, гликоген, целлюлоза, декстран), гликозидов и других производных. В свободном виде D-глюкоза содержится в плодах, цветах и других органах растений, а также в животных тканях (в крови, мозгу и др.). D-глюкоза является важнейшим источником энергии в организмах животных и микроорганизмов. Как и другие моносахариды D-глюкоза образует несколько форм. Кристаллическая D-глюкоза получена в 2-х формах: a-D-глюкоза (рисунок 1) и b-D-глюкоза (рисунок 2).

23.3.Нахождение в природе

В особом виде глюкоза содержится почти во всех органах зелёных растений. Особенно её много в виноградном соке, поэтому глюкозу иногда называют виноградным сахаром. Мёд в основном состоит из смеси глюкозы с фруктозой. В организме человека глюкоза содержится в мышцах, в крови (0.1 - 0.12 %) и служит основным источником энергии для клеток и тканей организма. Повышение концентрации глюкозы в крови приводит к усилению выработки гормона поджелудочной железы - инсулина, уменьшающего содержание этого углевода в крови. Химическая энергия питательных веществ, поступающих в организм, заключена в ковалентных связях между атомами. В глюкозе количество потенциальной энергии составляет 2800 кДж на 1 моль (то есть на 180 грамм).

23.4.Получение глюкозы

Химические свойства глюкозы

Свойства, обусловленные наличием в молекуле специфические свойства гидроксильных групп альдегидной группы 1. Реагирует с карбоновыми кислотами с образованием сложных эфиров (пять гидроксильных групп глюкозы вступают в реакцию с кислотами) 1. Реагирует с оксидом серебра (I) в аммиачном растворе (реакция “серебряного зеркала”): CH 2 OH(CHOH) 4 -COH + Ag 2 O CH 2 OH(CHOH) 4 -COOH + 2Ag Глюкоза способна подвергаться брожению: а) спиртовое брожение C 6 H 12 O 6 2CH 3 -CH 2 OH+2 CO 2 б) молочнокислое брожение C 6 H 12 O 6 2CH 3 -CHOH-COOH 2. Как многоатомный спирт реагирует с гидроксидом меди (II) c образованием алкоголята меди (II) 2.Окисляется гидроксидом меди (II) (с выпадением красного осадка) 3. Под действием восстановителей превращается в шестиатомный спирт в) маслянокислое брожение C 6 H 12 O 6 C 3 H 7 COOH + 2H 2 + 2CO 2 масляная кислота

Применение глюкозы

Глюкоза является ценным питательным продуктом. В организме она подвергается сложным биохимическим превращениям в результате которых образуется диоксид углерода и вода, при это выделяется энергия согласно итоговому уравнению: C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6H 2 O + 6CO 2 + 2800 кДж Этот процесс протекает ступенчато, и поэтому энергия выделяется медленно. Глюкоза также участвует энергетическом обмене животной клетки (расщепление глюкозы). Суммарное уравнение выглядит так: C 6 H 12 O 6 + 38H 3 PO 4 + 38АДФ 6CO 2 + 38АТФ + 44H 2 O Так как глюкоза легко усваивается организмом, её используют в медицине в качестве укрепляющего лечебного средства при явлениях сердечной слабости, шоке, она входит в состав кровозаменяющих и противошоковых жидкостей. Широко применяют глюкозу в кондитерском деле (изготовление мармелада, карамели, пряников и т. д.), в текстильной промышленности в качестве восстановителя, в качестве исходного продукта при производстве аскорбиновых и гликоновых кислот, для синтеза ряда производных сахаров и т.д. Большое значение имеют процессы брожения глюкозы. Так, например, при квашении капусты, огурцов, молока происходит молочнокислое брожение глюкозы, так же как и при силосовании кормов. Если подвергаемая силосованию масса недостаточно уплотнена, то под влиянием проникшего воздуха происходит маслянокислое брожение и корм становится непригоден к применению. На практике используется также спиртовое брожение глюкозы, например при производстве пива.

Урок 14

Практическая работа 3.

Жиры относятся к веществам, выполняющим в организме, в основном энергетическую функцию. Жиры превосходят все другие компоненты пищи (углеводы и белки), так как при их сгорании выделяется в 2 раза больше энергии.

Жиры участвуют в пластических процессах, являясь структурной частью клеток и их мембранных систем. Недостаточное поступление жира в организм может привести к нарушению центральной нервной системы за счет нарушения потоков нервных сигналов. При этом происходит ослабление иммунологических механизмов.

Дефицит жиров приводит к изменению кожи, где они выполняя защитную роль, предохраняя кожный покров от переохлаждения повышают эластичность кожи и препятствуют её высыханию и растрескиванию; а также к нарушению функций внутренних органов в частности почек, которые жиры предохраняют от механического повреждения.

Только вместе с жирами пищи в организм поступает ряд биологически ценных веществ: жирорастворимые витамины, фосфатиды (лецитин), жирные полиненасыщенные кислоты (ПНЖК), стерины, токоферолы и другие вещества, обладающие биологической активностью.

Пищевые жиры
Пищевые жиры состоят из эфиров глицерина и жирных высших кислот.

Важнейшим компонентом, определяющим свойства жиров являются жирные кислоты, которые делятся на насыщенные (предельные) и ненасыщенные (непредельные).

Наибольшее значение имеют масляная, стеариновая, пальмитиновая насыщенные кислоты, которые составляют до 50% жирных кислот бараньего и говяжьего жира, обусловливая высокую температуру плавления этих жиров и их плохую усвояемость.

Из жирных ненасыщенных кислот важнейшими являются: линолевая кислота, линоленовая, арахидоновая кислоты. Они известны под общим названием «витаминоподобный фактор F». Две первые распространены в жидких жирах (маслах) и в жире морских рыб. В растительных маслах - подсолненном, кукурузном, оливковом, льняном - их содержится до 80 - 90% от общего количества жирных кислот.

Биологическая роль пищевых ненасыщенных жирных кислот в питании человека
1. Участвуют в качестве структурных элементов клеточных мембран.
2. Входят в состав соединительной ткани и оболочек нервных волокон.
3. Влияют на обмен холестерина, стимулируя его окисление и выделение из организма, а также образуя с ним эфиры, которые на выпадают из раствора.
4. Оказывают нормализующее действие на стенки кровенос ных сосудов, повышая их эластичность и укрепляя их.
5. Участвуют в обмене витаминов группы В (пиридоксина и ммина).
6. Стимулируют защитные механизмы организма (повышают устойчивость к инфекционным заболеваниям и действию радиации).
7. Обладают липотропным действием, т.е. предотвращают ожирение печени.
8. Имеют значение в профилактике и лечении заболеваний сердечно-сосудистой системы.

Потребность в пищевых ненасыщенных жирных кислотах составляет 3-6 г/сутки.
По содержанию ПНЖК пищевые жиры делят на три группы:
1 группа-богатые ими: рыбий жир(30% арах.), растительные масла.
2 группа: со средним содержанием ПНЖК - свиное сало, гусиный, куриный жир.
3 группа - ПНЖК не превышают 5 - 6%: бараний и говяжий жиры, некоторые виды маргарина.

Биологическая роль фосфатидов
В состав жира входят фосфатиды. Наибольшей биологической активностью обладают: лецитин, кефалин, сфингомиелин:
1) в комплексе с белками они входят в состав нервной системы, йечени, сердечной мышцы, половых желез;
2) участвуют в построении мембран клеток;
3) участвуют в активном транспорте сложных веществ и отдельных ионов в клетки и из них;
4) участвуют в процессе свертывания крови;
5) способствуют лучшему использованию белка и жира в тканях;
6) предупреждают жировую инфйльтрацию печени;
7) играют роль в профилактике атеросклероза - предотвращают накопление холестерина в стенках сосудов, способствуя г 111 расщеплению и выведению из организма.

Потребность в фосфатидах составляет 5-10 г/сутки.

Биологическая роль стеринов
В состав жира входят стерины, нерастворимые в воде соединения. Различают фитостерины - растительного происхождения и зоостерины - животного происхождения.

Фитостерины обладают биологической активностью в нормализации жирового и холестеринового обменов, препятствуют всасыванию холестерина в кишечнике, что имеет большое значение в профилактике атеросклероза. Они содержатся в растительных маслах.

Важным зоостерином является холестерин. Он поступает в организм с продуктами животного происхождения, однако можно синтезироваться и из промежуточных продуктов обмена углеводов и жиров.

Холестерин играет важную физиологическую роль, являясь структурным компонентом клеток. Он источник желчных кислотных гормонов (половых) и коры надпочечников, предшественник витамина Д.

Вместе с тем, холестерин рассматривают и как фактор формирования и развития атеросклероза.

В , желчи холестерин удерживается в виде коллоидного раствора благодаря связыванию с фосфатидами, жирными ненасыщенными кислотами, белками.

При нарушении обмена этих веществ или их недостатке холестерин выпадает в виде мелких кристаллов, оседающих на стенках сосудов, в желчных путях, что способствует появлению атерасклеротических бляшек в сосудах, образованию желчных камней.

Потребность в холестерине составляет 0,5 - 1 г/сутки. Соде жится холестерин почти во всех продуктах животного происхождения: в мозгах - 2000 мг %, пасте «Океан» - 1000 мг %, яйцах куриных и утиных - 570 - 560 мг %, твердых сыpax - 520 мг %.

Животные жиры - источники витаминов A, D, Е, F.

Избыточное потребление жиров, особенно животного происхождения, ведет к развитию атеросклероза, нарушению жирового обмена, функции печени, а также увеличивается частота злокачественных новообразований.

Недостаточное поступление в организм жира может привести к ряду нарушений ЦНС, ослаблению иммунобиологических механизмов, патологическим изменениям кожи, почек, органов зрения,

При безжировой диете у животных прекращается рост, падает масса тела, нарушается половая функция и водный обмен, ослабляется устойчивость организма к воздействию неблагоприятных факторов, укорачивается продолжительность жизни.

Однако при многих заболеваниях надо ограничивать количество жира:
- при ожирении;
- при заболеваниях поджелудочной железы;
- при хронических колитах;
- при заболеваниях печени;
- при диабете;
- при ацидозе.