Нутрициология

«Человек может оставаться здоровым только при том
условии, что он получает все необходимые вещества
в строго определенном количестве и соотношении.
Любое отклонение приводит к болезни организма»

акад.В.А.Тутельян.

Нутрициология (от лат. nutritio — питание и logia — учение — наука о питании) изучает пищевые вещества и компоненты, содержащиеся в продуктах питания; правила приема пищи, законы взаимодействия пищи и влияние пищи на организм. Пищевые вещества, или нутриенты (от лат. nutritio — питание) – это органические и неорганические вещества, входящие в состав продуктов. Организм использует пищевые вещества для построения и обновления клеток и тканей, для регуляции биохимических и физиологических функций, а также для получения энергии, необходимой для функционирования различных органов, выполнения физической и умственной работы, поддержания температуры тела. Пищевые вещества разделяют на макро- и микронутриенты.

Макронутриенты (от греч. macros — большой и лат. nutritio — питание) — это пищевые вещества, нужные организму в больших количествах (измеряемых десятками граммов ежедневно). Макронутриенты — это основные пищевые вещества — белки, жиры, углеводы, которые при окислении дают организму энергию, необходимую для выполнения всех его функций. Белки и жиры поставляют также “строительный материал” для организма (в виде продуктов своего метаболизма — свободных аминокислот и жирных кислот). К основным компонентам питания, необходимым организму в больших количествах (от 1,5 до 2 л ежедневно), следует относить и питьевую воду. Определенная часть пищи представлена пищевыми волокнами. Эти волокна не являются собственно пищевыми веществами, но активно способствуют пищеварению.

Микронутриенты (от греч. micros — малый и лат. nutritio — питание) – это пищевые вещества, нужные организму в малых количествах. Суточная потребность в этих веществах часто измеряется долями граммов (миллиграммами и микрограммами). Микронутриенты представлены витаминами, биоэлементами, некоторыми минеральными веществами и т.д. Микронутриенты не являются источниками энергии, но участвуют в ее усвоении, а также в регуляции различных функций и осуществлении процессов роста и развития организма.

Пища является единственным источником веществ, необходимых для нормальной жизнедеятельности человека. Эти вещества называют эссенциальными (от лат. essentialis — существенный) или жизненно необходимыми, незаменимыми нутриентами. Отсутствие в рационе питания любого из таких нутриентов приводит к заболеванию, а при длительном дефиците — и к гибели организма. К эссенциальным пищевым веществам относятся некоторые аминокислоты, витамины, биоэлементы.

В отличие от эссенциальных (незаменимых) нутриентов, существуют и пищевые вещества, которые определяют как заменимые. Обычно речь идет о веществах, которые могут быть синтезированы в самом организме с помощью бактериальной микрофлоры (нормофлоры) кишечника. Среди таких веществ — некоторые аминокислоты, витамины, витаминоподобные вещества. Потребность организма в этих веществах обычно легко обеспечивается при достаточном поступлении извне незаменимых пищевых веществ. Однако полагают, что в некотором количестве заменимые вещества все же должны поступать и с пищей. В организме человека имеется некоторый запас различных нутриентов. В то же время величина этих запасов (также как и длительность функционирования различных нутриентов в организме) для разных пищевых веществ различна. Так, жировые запасы, обычно располагающиеся в подкожной жировой клетчатке, при недостаточной калорийности пищи могут истощиться в течение нескольких недель. Запаса воды хватает только на четыре дня, поэтому человек не может прожить без воды больше пяти-семи дней. При отсутствии поступления пищи запас некоторых аминокислот может исчезнуть в течение всего нескольких часов. Что же касается витаминов, то лишь немногие из них могут депонироваться в организме человека. Запасы питательных веществ в организме достаточно ограничены, поэтому при их истощении возникают различные нарушения здоровья. Эти нарушения известны под названиями “белковое голодание”, “гипо- и авитаминозы”, “дефицит биоэлементов” и т.д.

В нутрициологии существует и другая проблема, связанная не с дефицитом, а с избытком в организме определенных нутриентов. Так, поступление в организм избыточных количеств высококалорийной пищи при относительно низких энергозатратах сопровождается накоплением жира, нарастанием масы тела — ожирением. Известно немало патологических состояний, связанных с избыточным содержанием в организме тех или иных химических элементов. Обычно это относится к людям, работающим в условиях вредных производств. К развитию выраженной патологии может привести избыточное содержание в организме и жизненно необходимых микроэлементов — йода, хрома, железа. Бывает и так, что суммарная энергетическая ценность пищи (количество калорий) соответствует потребностям организма, однако соотношение содержания отдельных пищевых веществ нарушено; такое питание называют несбалансированным.

Таким образом, достаточное и адекватное содержание в пище существенных для жизнедеятельности нутриентов является необходимым условием для поддержания здоровья, а нехватка или избыток нутриентов в пище создают условия для развития заболеваний.

Белки представляют собой высокомолекулярные соединения, построенные из остатков аминокислот, соединенных в определенной последовательности пептидными связями. Число аминокислотных остатков в молекуле белка может достигать нескольких тысяч. Так же как и другие биологические макромолекулы (полисахариды, липиды) и нуклеиновые кислоты, белки — необходимые компоненты всех живых организмов, и участвуют в каждом внутреннем процессе клетки. Большинство микроорганизмов и растений могут синтезировать 20 стандартных аминокислот, а также дополнительные (нестандартные) аминокислоты, например, цитруллин. Аминокислоты, которые не могут быть синтезированы в организме, называются незаменимыми или эссенциальными аминокислотами, которые в основном, поступают вместе с белками, содержащимися в пище. Белки разрушаются в процессе пищеварения, который обычно начинается с денатурации белка и гидролиза с помощью ферментов, называемых протеазами. Некоторые аминокислоты, полученные в результате пищеварения, используются для синтеза белков организма, а остальные превращаются в глюкозу в процессе глюконеогенеза или используются в цикле Кребса. Таким образом, белковый обмен — это вид обмена, включающий процессы поступления белков с пищей, их расщепление, транспорт образующихся аминокислот, синтез свойственных данному организму белков, распад и выведение конечных продуктов обмена из организма. Потребность организма в белках зависит от возраста, пола, физиологического состояния (беременность, кормление грудью), климатических условий, интенсивности выполняемой физической работы и т.д. Для взрослых оптимальным считается поступление белка из расчета не менее 0,75 на 1 кг массы тела в сутки или 10-15% суточной калорийности. Как недостаток, так и избыток белка в пище является вредным для организма. В первом случае развиваются явления белковой недостаточности, во втором — белкового перекорма.

Жиры — это полные эфиры глицерина и высших жирных кислот, относящиеся к классу липидов. Липиды — жироподобные вещества, входящие в состав всех живых клеток и играющие важную роль в жизненных процессах. Липиды являются основным компонентом клеточных мембран, влияют на их проницаемость, участвуют в создании межклеточных контактов, в передаче нервного импульса и в мышечном сокращении, обеспечивают защиту различных органов от механических воздействий. Животные жиры присутствуют в молоке и молочных продуктах, свином сале, бараньем, говяжьем, рыбьем жире. Растительные жиры (жирные масла) получают из семян подсолнечника, кукурузы, сои, арахиса и других масличных растений. При попадании в пищеварительный тракт триглицериды растворяются желчью и расщепляются под действием ферментов — липаз. Продукты гидролиза — моноацилглицериды и свободные жирные кислоты всасываются в клетки слизистой оболочки тонкой кишки, где из них синтезируются новые, свойственные организму триглицериды. В составе липопротеидных частиц триглицериды поступают в лимфатическую систему, а затем — в общий кровоток. В кровеносных капиллярах мышц и жировой ткани триглицериды гидролизуются до свободных жирных кислот, которые попадают в жировые клетки и превращаются в запасные триглицериды. Жирные кислоты используются для окисления и получения энергии для мышечных сокращений. В печени жирные кислоты расходуются на образование новых биологически активных веществ или окисляются до углекислого газа и воды с выделением энергии. Важную роль в обеспечении проницаемости клеточных оболочек и внутриклеточном обмене играют фосфолипиды. Наиболее важный из фосфолипидов — фосфатидилхолин или лецитин проявляет липотропное действие, препятствует ожирению печени и способствует лучшему усвоению жиров. Холестерин играет особую роль в обмене липидов. Это жироподобное вещество поступает в организм преимущественно с животными жирами (80 %) и синтезируется в печени, тонком кишечнике и других тканях (20 %). В теле взрослого человека содержится от 140 до 200 г холестерина (около 2 г на 1 кг массы тела), а среднесуточная потребность в нем составляет около 1200 мг. Холестерин является структурным компонентом всех клеток и тканей человека. Он определяется в печени, почках, головном и спинном мозге, кишечной стенке, постоянно циркулирует в крови. Холестерин участвует во многих важных процессах – является необходимым структурным компонентом клеточных мембран, участвует в синтезе половых гормонов, является предшественником гормонов надпочечников, желчных кислот и витамина D.

Углеводы представляют собой макронутриенты, которые являются основной, наибольшей по массе составной частью пищевого рациона человека. Углеводы пищи делятся на простые (сахара) и сложные (полисахариды).

Простые углеводы (сахара) в свою очередь подразделяются на моно- и дисахариды. Из группы моносахаридов наиболее широко представлены в питании глюкоза, фруктоза и галактоза.

Глюкоза (виноградный сахар) содержится во многих фруктах, ягодах, меде, зеленых частях растений. Глюкоза входит в состав сахарозы, крахмала, клетчатки, высокомолекулярного полисахарида инулина.
Фруктоза (фруктовый сахар, левулеза) содержится в меде, фруктах, ягодах, семенах некоторых растений.
Галактоза — единственный моносахарид животного происхождения входит в состав лактозы (молочного сахара).

Наибольшее значение для питания человека имеют дисахариды — сахароза, лактоза и мальтоза. В состав молекулы каждого из этих дисахаридов входит глюкоза, вторым сахаром может быть глюкоза, галактоза или фруктоза.

Сахароза (тростниковый или свекловичный сахар) состоит из глюкозы и фруктозы.
Мальтоза (солодковый сахар) состоит из двух остатков глюкозы, является основным структурным компонентом крахмала и гликогена.
Лактоза (молочный сахар) состоит из глюкозы и галактозы; в свободном виде присутствует в молоке всех млекопитающих.

Сложные углеводы (полисахариды) делятся на усваиваемые (крахмальные) полисахариды и неусваиваемые (некрахмальные) полисахариды. Усваиваемые (крахмальные) полисахариды представлены в основном крахмалом и гликогеном.

Крахмал — основной резервный полисахарид растений состоит из амилозы и разветвленного амилопектина; накапливается в виде крахмальных зерен в клетках луковиц, клубней, корневищ, семян растений.
Гликоген — разветвленный полисахарид, молекулы которого построены из остатков глюкозы, представляет собой быстро реализуемый резерв живых организмов.

Вода представляет собой основную часть массы тела животных, растений и микроорганизмов; в организме взрослого человека содержится 65% — 75 % воды. В организме вода служит растворителем для компонентов пищи и продуктов их метаболизма. С помощью воды организм избавляется от различных шлаков путем их выведения. Суточная потребность в воде для взрослых обычно составляет около 40 мл на 1 кг массы тела (от 2,3 до 2,7 л); у детей грудного возраста потребность в воде достигает от 120 до 150 мл на 1 кг массы тела. Однако важно учитывать количество не только введенной, но и выведенной из организма воды. Выведение воды происходит разными путями — через почки, кишечник, кожу и через легкие. Избыточное потребление воды усиливает потоотделение. При этом увеличивается нагрузка на сердце и почки, повышается артериальное давление, теряются минеральные вещества и витамины. Если потери воды превышают поступление и ее образование в организме, наблюдается обезвоживание. Это приводит к сгущению крови, образованию тромбов в кровеносных сосудах, нарушению снабжения тканей кислородом и ухудшению деятельности головного мозга. Потеря воды в объеме от 10 до 20 % массы тела, опасна для жизни.

Витамины — низкомолекулярные органические соединения, выполняющие роль катализаторов различных ферментных систем или входящие в состав многих ферментов. Витамины не являются для организма поставщиком энергии и не имеют существенного пластического значения, однако они необходимы для нормального обмена веществ, роста и обновления тканей, биохимического обеспечения всех функций организма. Известно около полутора десятков витаминов. Существующая в настоящее время классификация витаминов, представленная в таблице 1, основана на физико-химических свойствах витаминов, прежде всего на растворимости в воде или в жирах.

Минералы или биологически значимые элементы (в противоположность биологически инертным элементам) — химические элементы, необходимые организму человека для обеспечения нормальной жизнедеятельности. Делятся на макроэлементы и микроэлементы.

Макроэлементы. Эти элементы слагают плоть живых организмов. Рекомендуемая суточная доза потребления макроэлементов составляет более 200 мг. Макроэлементы, как правило, поступают в организм человека вместе с пищей. Их еще называют макронутриентами (англ. macronutrient). Некоторые макроэлементы относят к биогенным (органогенным) элементам, т.к. из них преимущественно построены такие органические вещества, как белки, жиры, углеводы, ферменты, витамины и гормоны. Для обозначения биогенных макронутриентов иногда используют акроним CHNOPS, состоящий из обозначений соответсвующих химических элементов в таблице Менделеева. Они не являются биогенными, но выполняют важнейшие функции в организме.

Микроэлементы. Термин “микроэлементы” получил особое распространение в медицинской, биологической и сельскохозяйственной научной литературе в середине XX века. Микроэлементами называются элементы, содержание которых в организме мало, но они участвуют в биохимических процессах и необходимы живым организмам. Рекомендуемая суточная доза потребления микроэлементов для человека составляет менее 200 мг. В последнее время производители биологически активных добавок стали использовать заимствованный из европейских языков термин микронутриент (англ. micronutrient), под которым объединяют микроэлементы, витамины и некоторые макроэлементы (калий, кальций, магний, натрий).

Одно из направлений развития науки о питании — процесс индивидуализации питания. В настоящее время эволюционируют новые методы исследований, которые оценивают обеспеченность организма макро- и микронутриентами. На основе результатов возможна разработка конкретных рекомендаций для человека. С этой целью нутрициология взаимодействует с биоэлементологией (научно-практическое направление, исследующее состав, количество, взаимодействие биоэлементов между собой и с другими химическими элементами) и медицинской элементологией (раздел биоэлементологии, разрабатывает способы профилактики нарушений состава биоэлементов и их коррекции при наличии различных заболеваний).

По мнению ведущих нутрициологов разных стран, наиболее рациональным, быстрым, экономически приемлемым и научно обоснованным путем решения обсуждаемой проблемы дефицита питания и связанных с ним проблем со здоровьем является широкое применение в повседневной практике питания биологически активных добавок (БАД) к пище.

Что такое БАД-ы и как определить, что требуется именно вам?

Биологически активные добавки к пище (БАД) представляют собой композиции натуральных или идентичных натуральным биологически активных веществ, предназначенных для непосредственного приема с пищей или введения в состав пищевых продуктов с целью обогащения рациона отдельными пищевыми или биологически активными веществами и их комплексами. По определению к биологически активным добавкам к пище «относятся вещества и их смеси, применяемые для придания рациону питания лечебных или лечебно-профилактических свойств». Основная идея применения БАД-ов состоит в том, что по внешнему виду они больше похожи на фармакологические препараты (экстракты, порошки, таблетки, отвары и т.д.), а по содержанию и возможности их массового применения скорее относятся к пище. БАДы условно можно разделить на несколько групп:

нутрицевтики (средства, восполняющие дефицит необходимых веществ в организме — витамины, микроэлементы, незаменимые аминокислоты, полиненасыщенные жирные кислоты, ферменты, пищевые волокна, эссенциальные фосфолипиды) позволяют быстро и легко устранить дефицит важнейших микронутриентов, ликвидируя тем самым дисбаланс питания, и как метод профилактики именно такой подход является этиологически оправданным и единственно верным;
парафармацевтики (вещества, обладающие определённой фармакологической активностью и применяемые для профилактики, вспомогательной терапии различных патологических состояний и поддержки в физиологических границах функциональной активности органов и систем), в них основным действующим началом являются экстракты и травяные формулы (фитопрепараты), продукты животного синтеза, пчеловодства, а также живые полезные бактерии и их метаболиты, которые восстанавливают естественную микрофлору в организме (пробиотики).

Почему необходимо принимать БАД-ы?

Использование БАД позволяет:

достаточно легко и быстро, не повышая калорийность рациона, ликвидировать повсеместно обнаруживаемый у большинства взрослого и детского населения дефицит витаминов, минеральных веществ и других микронутриентов;
в максимально возможной степени индивидуализировать питание конкретного здорового человека в зависимости от потребностей, существенно отличающихся не только по полу, возрасту, интенсивности физической нагрузки, но и в связи с генетически обусловленными особенностями биохимической конституции;
в максимально возможной степени удовлетворить измененные физиологические потребности в пищевых веществах больного человека, а также по принципу метаболического шунтирования обойти поврежденное патологией звено метаболического конвейера;
повысить за счет усиления элементов ферментной и неферментной защиты клетки неспецифическую резистентность организма к воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды у населения, проживающего в экологически неблагоприятных регионах;
усилить и ускорить связывание и выведение ксенобиотиков и продуктов обмена веществ из организма.

Таким образом, нутрициология занимается коррекцией метаболизма (обмена веществ), ликвидацией дефицитных состояний, естественной детоксикацией организма, устранением последствий отрицательных внешних (экологических) и внутренних (эндоэкологических) влияний применения естественных средств, данных нам самой природой. Современная медицина накопила огромное количество данных, свидетельствующих, что использование биологически активных добавок к пище должно являться неотъемлемой частью не только профилактики, но и терапии хронических заболеваний.