Питательное вещество – это вещество , используемое организмом для выживания, роста и размножения. Требование по потреблению питательных веществ с пищей распространяется на животных , растения , грибы и простейших . Питательные вещества могут быть включены в клетки для метаболических целей или выделены клетками для создания неклеточных структур, таких как волосы , чешуя , перья или экзоскелеты . Некоторые питательные вещества могут метаболически превращаться в более мелкие молекулы в процессе высвобождения энергии, например, углеводы , липиды , белки и продукты ферментации ( этанол или уксус ), что приводит к образованию конечных продуктов в виде воды и углекислого газа . Всем организмам необходима вода. Незаменимыми питательными веществами для животных являются источники энергии, некоторые аминокислоты , которые объединяются для создания белков , набор жирных кислот , витамины и некоторые минералы . Растениям требуется больше разнообразных минералов, поглощаемых корнями, а также углекислый газ и кислород, поглощаемые листьями. Грибы живут на мертвых или живых органических веществах и удовлетворяют потребности своего хозяина в питательных веществах.
Различные типы организмов имеют разные необходимые питательные вещества. Аскорбиновая кислота ( витамин С ) необходима человеку и некоторым видам животных, но большинство других животных и многие растения способны ее синтезировать. Питательные вещества могут быть органическими или неорганическими: к органическим соединениям относится большинство соединений, содержащих углерод, тогда как все остальные химические вещества являются неорганическими. Неорганические питательные вещества включают такие питательные вещества, как железо , селен и цинк , а органические питательные вещества включают белок, жиры, сахара и витамины.
Классификация, используемая в первую очередь для описания потребностей животных в питательных веществах, делит питательные вещества на макронутриенты и микроэлементы . Потребляемые в относительно больших количествах ( граммы или унции ), макронутриенты (углеводы, жиры , белки, вода) в основном используются для выработки энергии или включения в ткани для роста и восстановления. Микронутриенты необходимы в меньших количествах ( миллиграммы или микрограммы ); они играют тонкую биохимическую и физиологическую роль в клеточных процессах, таких как функции сосудов или нервная проводимость . Недостаточное количество необходимых питательных веществ или заболевания, которые мешают их усвоению, приводят к состоянию дефицита, которое ставит под угрозу рост, выживание и размножение. Рекомендации для потребителей по потреблению питательных веществ с пищей, такие как эталонная норма потребления в США , основаны на количестве, необходимом для предотвращения дефицита, и содержат рекомендации по макро- и микроэлементам как для нижнего, так и для верхнего пределов потребления. Во многих странах правила требуют, чтобы на этикетках пищевых продуктов отображалась информация о количестве любых макро- и микроэлементов, присутствующих в пищевых продуктах в значительных количествах. Питательные вещества в больших количествах, чем необходимо организму, могут иметь вредные последствия. [1] Съедобные растения также содержат тысячи соединений, обычно называемых фитохимическими веществами , которые оказывают неизвестное влияние на болезни или здоровье, включая разнообразный класс с непитательным статусом, называемый полифенолами , которые по состоянию на 2017 год остаются плохо изученными.
Макронутриенты определяют несколькими способами. [2]
Макронутриенты обеспечивают энергию:
Микронутриенты являются важными пищевыми элементами, которые необходимы в различных количествах на протяжении всей жизни для выполнения метаболических и физиологических функций . [6] [7]
Незаменимое питательное вещество – это питательное вещество, необходимое для нормального физиологического функционирования, которое не может синтезироваться в организме – ни вообще, ни в достаточных количествах – и, следовательно, должно быть получено из пищевого источника. [10] [11] Помимо воды , которая повсеместно необходима для поддержания гомеостаза у млекопитающих, [12] необходимые питательные вещества незаменимы для различных клеточных метаболических процессов , а также для поддержания и функционирования тканей и органов. [13] Питательные вещества, считающиеся незаменимыми для человека, включают девять аминокислот, две жирные кислоты, тринадцать витаминов , пятнадцать минералов и холин . [13] Кроме того, существует несколько молекул, которые считаются условно незаменимыми питательными веществами, поскольку они незаменимы при определенных состояниях развития и патологиях. [13] [14] [15]
Незаменимая аминокислота – это аминокислота, которая необходима организму, но не может быть синтезирована им de novo и, следовательно, должна поступать с его пищей. Из двадцати стандартных аминокислот, производящих белок, девять не могут эндогенно синтезироваться человеком: фенилаланин , валин , треонин , триптофан , метионин , лейцин , изолейцин , лизин и гистидин . [16] [17]
Незаменимые жирные кислоты (НЖК) – это жирные кислоты , которые люди и другие животные должны потреблять, поскольку организм нуждается в них для хорошего здоровья, но не может их синтезировать . [18] Известно, что только две жирные кислоты незаменимы для человека: альфа-линоленовая кислота ( жирная кислота омега-3 ) и линолевая кислота ( жирная кислота омега-6 ). [19]
Витамины встречаются во множестве родственных форм, известных как витамеры . Витамеры данного витамина выполняют функции этого витамина и предотвращают симптомы дефицита этого витамина. Витамины – это те незаменимые органические молекулы, которые не относятся к аминокислотам или жирным кислотам. Они обычно действуют как ферментативные кофакторы , метаболические регуляторы или антиоксиданты . В рационе человека требуется тринадцать витаминов, большинство из которых на самом деле представляют собой группы родственных молекул (например, витамин Е включает токоферолы и токотриенолы ): [20] витамины А, С, D, Е, К, тиамин (В 1 ), рибофлавин (В). 2 ), ниацин (В 3 ), пантотеновая кислота (В 5 ), пиридоксин (В 6 ), биотин (В 7 ), фолат (В 9 ) и кобаламин (В 12 ). Потребность в витамине D условна, поскольку люди, которые получают достаточное воздействие ультрафиолета, будь то солнца или искусственного источника, синтезируют витамин D в коже. [21]
Минералы – это экзогенные химические элементы, необходимые для жизни. Хотя четыре элемента: углерод , водород , кислород и азот ( CHON ) необходимы для жизни, их настолько много в пище и напитках, что они не считаются питательными веществами, и не существует рекомендуемого потребления их в качестве минералов. Потребность в азоте удовлетворяется требованиями, предъявляемыми к белку, состоящему из азотсодержащих аминокислот. Сера необходима, но опять же не имеет рекомендуемой нормы потребления. Вместо этого определены рекомендуемые нормы потребления серосодержащих аминокислот метионина и цистеина .
Незаменимыми питательными микроэлементами для человека, перечисленными в порядке рекомендуемой диетической нормы (выраженной в массе), являются калий , хлорид , натрий , кальций , фосфор , магний , железо , цинк , марганец , медь , йод , хром , молибден , селен . . Кроме того, кобальт является компонентом витамина B12 , который необходим. Есть и другие минералы, которые необходимы для некоторых растений и животных, но могут быть или не быть необходимы для человека, например бор и кремний .
Холин является важным питательным веществом. [22] [23] [24] Холины представляют собой семейство водорастворимых соединений четвертичного аммония . [25] [26] Холин является исходным соединением класса холинов, состоящим из этаноламина, имеющего три метильных заместителя, присоединенных к аминофункции. [27] У здоровых людей, питающихся искусственно составленной диетой с дефицитом холина, развивается ожирение печени, повреждение печени и повреждение мышц. Первоначально холин не был классифицирован как незаменимый, поскольку организм человека может производить холин в небольших количествах посредством метаболизма фосфатидилхолина. [28]
Условно незаменимые питательные вещества – это определенные органические молекулы, которые в норме могут синтезироваться организмом, но при определенных условиях в недостаточных количествах. У людей такие состояния включают преждевременные роды , ограниченное потребление питательных веществ, быстрый рост и некоторые болезненные состояния. [14] Инозитол , таурин , аргинин , глутамин и нуклеотиды классифицируются как условно незаменимые и имеют особенно важное значение в диете и метаболизме новорожденных. [14]
Неэссенциальные питательные вещества — это вещества в пищевых продуктах, которые могут оказать существенное влияние на здоровье. Пищевая клетчатка не всасывается в пищеварительном тракте человека. [29] Растворимая клетчатка метаболизируется до бутирата и других короткоцепочечных жирных кислот бактериями, обитающими в толстом кишечнике. [30] [31] [32] Растворимая клетчатка продается как выполняющая пребиотическую функцию, утверждая, что она способствует развитию «здоровых» кишечных бактерий. [33]
Этанол (C 2 H 5 OH) не является незаменимым питательным веществом, но он обеспечивает примерно 29 килоджоулей (7 килокалорий) пищевой энергии на грамм. [34] Для спиртных напитков (водки, джина, рома и т. д.) стандартная порция в США составляет 44 миллилитра ( 1+1 ⁄ жидких унций США), что при 40% этаноле (80 доказательство) составит 14 граммов и 410 кДж (98 ккал). В 50% спирте 17,5 г и 513 кДж (122,5 ккал). Вино и пиво содержат одинаковое количество этанола в порциях 150 и 350 мл (5 и 12 жидких унций США) соответственно, но эти напитки также способствуют получению энергии из других компонентов, помимо этанола. Порция вина объемом 150 мл (5 жидких унций США) содержит от 420 до 540 кДж (от 100 до 130 ккал). Порция пива объемом 350 мл (12 жидких унций США) содержит от 400 до 840 кДж (от 95 до 200 ккал). [ нужна цитата ] По данным Министерства сельского хозяйства США, основанным на опросах NHANES 2013–2014 годов, женщины в возрасте от 20 лет и старше потребляют в среднем 6,8 граммов алкоголя в день, а мужчины - в среднем 15,5 граммов в день. [35] Если не учитывать безалкогольный вклад этих напитков, средний вклад этанола в ежедневное потребление энергии составляет 200 и 450 кДж (48 и 108 ккал) соответственно. Алкогольные напитки считаются продуктами с пустыми калориями , поскольку, обеспечивая энергию, они не содержат необходимых питательных веществ. [34]
По определению, фитохимические вещества включают в себя все питательные и непитательные компоненты съедобных растений. [36] В качестве пищевых компонентов включены каротиноиды провитамина А , [37] тогда как те, у кого нет питательного статуса, включают разнообразные полифенолы , флавоноиды , ресвератрол и лигнаны , которые присутствуют во многих растительных продуктах. [38] Некоторые фитохимические соединения находятся на стадии предварительных исследований на предмет их потенциального воздействия на болезни и здоровье человека. [36] [37] [38] Однако квалификация питательного статуса соединений с плохо определенными свойствами in vivo заключается в том, что они должны сначала быть определены с помощью эталонного уровня потребления с пищей, чтобы обеспечить точную маркировку пищевых продуктов, [39] условие не установлено. для большинства фитохимических веществ, которые считаются антиоксидантными питательными веществами. [40]
См. Витамины , Минералы (питательные вещества) , Белки (питательные вещества).
Недостаточное количество питательных веществ является их дефицитом. Дефицит может быть вызван рядом причин, включая недостаточное потребление питательных веществ, называемое диетической недостаточностью, или любое из нескольких условий, которые мешают использованию питательных веществ в организме. [1] Некоторые из состояний, которые могут препятствовать использованию питательных веществ, включают проблемы с усвоением питательных веществ, вещества, которые вызывают большую, чем обычно, потребность в питательных веществах, состояния, вызывающие разрушение питательных веществ, и состояния, вызывающие большее выведение питательных веществ. [1] Токсичность питательных веществ возникает, когда избыточное потребление питательных веществ наносит вред организму. [41]
В Соединенных Штатах и Канаде рекомендуемые уровни потребления основных питательных веществ с пищей основаны на минимальном уровне, который «будет поддерживать определенный уровень питательных веществ у человека» - определение, несколько отличающееся от того, которое используется Всемирной организацией здравоохранения и организацией по вопросам продовольствия и сельского хозяйства . Организация «базового требования по указанию уровня потребления, необходимого для предотвращения патологически значимых и клинически выявляемых признаков недостаточности питания». [42]
Устанавливая рекомендации по питательным веществам для человека, правительственные организации не обязательно договариваются о количествах, необходимых для предотвращения дефицита, или максимальных количествах, чтобы избежать риска токсичности. [43] [44] [45] Например, рекомендуемая доза витамина С варьируется от 40 мг/день в Индии [46] до 155 мг/день в Европейском Союзе. [47] В таблице ниже показаны расчетные средние потребности (EAR) и рекомендованные диетические нормы (RDA) в США для витаминов и минералов, PRI для Европейского Союза (та же концепция, что и RDA), за которыми следуют то, что три правительственные организации считают безопасным верхним пределом. прием. RDA устанавливаются выше, чем EAR, чтобы охватить людей с потребностями выше среднего. Адекватное потребление (AI) устанавливается, когда недостаточно информации для установления EAR и RDA. Страны устанавливают допустимые верхние уровни потребления , также называемые верхними пределами (UL), основанные на количествах, которые вызывают побочные эффекты. Правительства не спешат пересматривать информацию такого рода. Что касается значений в США, за исключением кальция и витамина D, все данные датируются периодом с 1997 по 2004 год. [17]
* Рекомендуемое ежедневное количество ниацина и магния превышает верхний допустимый предел, поскольку для обоих питательных веществ UL определяют количества, которые не увеличивают риск побочных эффектов при употреблении питательных веществ в виде пищевой добавки. Добавки магния, превышающие максимально допустимую норму, могут вызвать диарею. Прием ниацина в дозе выше UL может вызвать покраснение лица и ощущение тепла в теле. Каждая страна или региональный регулирующий орган определяет пределы безопасности, указанные ниже, когда могут возникнуть симптомы, поэтому UL могут различаться в зависимости от источника. [43] [44]
Ориентировочные средние требования EAR США.
Рекомендуемые RDA США диетические нормы; у взрослых выше, чем у детей, и может быть даже выше у беременных и кормящих женщин.
AI Адекватное потребление в США; AI устанавливаются, когда недостаточно информации для установки EAR и RDA.
Эталонная норма потребления PRI для населения является эквивалентом RDA в Европейском Союзе; у взрослых выше, чем у детей, и может быть даже выше у беременных и кормящих женщин. Для тиамина и ниацина PRI выражаются в количестве на мегаджоуль (239 килокалорий) потребляемой пищевой энергии.
Верхний предел Допустимые верхние уровни потребления.
ND UL не определены.
NE EARs, PRI или AIs еще не установлены или не будут установлены (ЕС не считает хром важным питательным веществом).
Питательные вещества для растений состоят из более чем дюжины минералов, поглощаемых корнями, а также углекислого газа и кислорода, поглощаемых или выделяемых листьями. Все организмы получают все питательные вещества из окружающей среды. [48] [49]
Растения поглощают углерод, водород и кислород из воздуха и почвы в виде углекислого газа и воды. [50] Другие питательные вещества поглощаются из почвы (исключением являются некоторые паразитические или плотоядные растения). Если их считать, то можно выделить 17 важных питательных веществ для растений: [51] это макроэлементы; азот (N), фосфор (P), калий (K), кальций (Ca), сера (S), магний (Mg), углерод (C), кислород (O) и водород (H), а также микроэлементы; железо (Fe), бор (B), хлор (Cl), марганец (Mn), цинк (Zn), медь (Cu), молибден (Mo) и никель (Ni). Помимо углерода, водород и кислород; азот , фосфор и сера также необходимы в относительно больших количествах. Вместе « Большая шестерка » представляет собой элементарные макроэлементы для всех организмов . [52] Их источником являются неорганические вещества (например, углекислый газ , вода , нитраты , фосфаты , сульфаты , двухатомные молекулы азота и, особенно, кислорода) и органические вещества ( углеводы , липиды , белки ).
{{cite encyclopedia}}
: |website=
игнорируется ( помощь )