Питательное вещество — это вещество, используемое организмом для выживания, роста и размножения. Требование к потреблению питательных веществ в рационе 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 преобразовываться в более мелкие молекулы в процессе высвобождения энергии, например, для углеводов , липидов , белков и продуктов ферментации ( этанола или уксуса ), что приводит к конечным продуктам воды и углекислого газа . Всем организмам нужна вода. Основными питательными веществами для животных являются источники энергии, некоторые аминокислоты , которые объединяются для создания белков , подмножество жирных кислот , витамины и определенные минералы . Растениям требуются более разнообразные минералы, поглощаемые через корни, а также углекислый газ и кислород, поглощаемые через листья. Грибы живут на мертвом или живом органическом веществе и удовлетворяют потребности в питательных веществах своего хозяина.
Различные типы организмов имеют различные основные питательные вещества. Аскорбиновая кислота ( витамин С ) необходима для людей и некоторых видов животных, но большинство других животных и многие растения способны синтезировать ее. Питательные вещества могут быть органическими или неорганическими: органические соединения включают большинство соединений, содержащих углерод, в то время как все остальные химические вещества являются неорганическими. Неорганические питательные вещества включают такие питательные вещества, как железо , селен и цинк , в то время как органические питательные вещества включают белки, жиры, сахара и витамины.
Классификация, используемая в основном для описания потребностей животных в питательных веществах, делит питательные вещества на макроэлементы и микроэлементы . Потребляемые в относительно больших количествах ( граммах или унциях ), макроэлементы (углеводы, жиры , белки, вода) в основном используются для выработки энергии или для включения в ткани для роста и восстановления. Микроэлементы необходимы в меньших количествах ( миллиграммах или микрограммах ); они играют тонкую биохимическую и физиологическую роль в клеточных процессах, таких как сосудистые функции или нервная проводимость . Недостаточное количество основных питательных веществ или заболевания, которые мешают усвоению, приводят к состоянию дефицита, которое ставит под угрозу рост, выживание и воспроизводство. Рекомендации для потребителей по потреблению питательных веществ в рационе, такие как Рекомендованная диетическая норма потребления в США , основаны на количестве, необходимом для предотвращения дефицита, и содержат руководства по макроэлементам и микроэлементам как для нижних, так и для верхних пределов потребления. Во многих странах правила требуют, чтобы на этикетках пищевых продуктов отображалась информация о количестве любых макроэлементов и микроэлементов, присутствующих в пище 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 воздействие на болезни или здоровье, включая разнообразный класс веществ, не имеющих питательного статуса, называемых полифенолами , которые по состоянию на 2024 год остаются плохо изученными.
Макронутриенты определяются несколькими способами. [2]
Макронутриенты обеспечивают энергию:
Микронутриенты являются важнейшими элементами питания, которые требуются в разных количествах на протяжении всей жизни для обеспечения метаболических и физиологических функций . [6] [7]
Незаменимое питательное вещество — это питательное вещество, необходимое для нормальной физиологической функции, которое не может быть синтезировано в организме — либо вообще, либо в достаточных количествах — и, таким образом, должно быть получено из пищевого источника. [10] [11] Помимо воды , которая повсеместно необходима для поддержания гомеостаза у млекопитающих, [12] незаменимые питательные вещества необходимы для различных клеточных метаболических процессов и для поддержания и функционирования тканей и органов. [13] Питательные вещества, которые считаются необходимыми для человека, включают девять аминокислот, две жирные кислоты, тринадцать витаминов , пятнадцать минералов и холин . [13] Кроме того, существует несколько молекул, которые считаются условно необходимыми питательными веществами, поскольку они незаменимы при определенных состояниях развития и патологических состояниях. [13] [14] [15]
Незаменимая аминокислота — это аминокислота, которая требуется организму, но не может быть синтезирована им de novo , и поэтому должна поставляться с его рационом. Из двадцати стандартных аминокислот, производящих белок, девять не могут быть эндогенно синтезированы 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 требует их для хорошего здоровья, но не может их синтезировать . [18] Известно, что только две жирные кислоты являются незаменимыми для человека: альфа-линоленовая кислота ( жирная кислота омега-3 ) и линолевая кислота ( жирная кислота омега-6 ). [19]
Витамины встречаются в различных родственных формах, известных как витамеры . Витамеры данного витамина выполняют функции этого витамина и предотвращают симптомы дефицита этого витамина. Витамины — это те незаменимые органические молекулы, которые не классифицируются как аминокислоты или жирные кислоты. Они обычно функционируют как ферментативные кофакторы , регуляторы метаболизма или антиоксиданты . Людям требуется тринадцать витаминов в рационе, большинство из которых на самом деле являются группами родственных молекул (например, витамин E включает токоферолы и токотриенолы ): [20] витамины A, C, D, E, K, тиамин (B1 ) , рибофлавин (B2 ) , ниацин (B3 ) , пантотеновая кислота (B5 ) , пиридоксин (B6 ) , биотин (B7 ) , фолат (B9 ) и кобаламин ( B12 ). Потребность в витамине D является условной, поскольку у людей, получающих достаточное количество ультрафиолетового света, будь то от солнца или искусственного источника, витамин D синтезируется в коже. [21]
Минералы — это экзогенные химические элементы, необходимые для жизни. Хотя четыре элемента: углерод , водород , кислород и азот ( CHON ) необходимы для жизни, они настолько обильны в пище и питье, что не считаются питательными веществами, и нет рекомендуемых норм их потребления как минералов. Потребность в азоте удовлетворяется требованиями, установленными для белка, который состоит из азотсодержащих аминокислот. Сера необходима, но опять же не имеет рекомендуемой нормы потребления. Вместо этого рекомендуемые нормы потребления определены для серосодержащих аминокислот метионина и цистеина .
Необходимые микроэлементы для человека, перечисленные в порядке рекомендуемой суточной нормы (выраженной в массе), это калий , хлорид , натрий , кальций , фосфор , магний , железо , цинк , марганец , медь , йод , хром , молибден и селен . Кроме того, кобальт является компонентом витамина B12 , который является необходимым. Существуют и другие минералы, которые необходимы для некоторых растений и животных, но могут быть или не быть необходимыми для человека, такие как бор и кремний .
Холин является незаменимым питательным веществом. [22] [23] [24] Холины представляют собой семейство водорастворимых четвертичных аммониевых соединений . [25] [26] Холин является родительским соединением класса холинов, состоящим из этаноламина, имеющего три метильных заместителя, присоединенных к аминофункции. [27] Здоровые люди, которых кормят искусственно составленными диетами с дефицитом холина, развивают жировую дистрофию печени, повреждение печени и повреждение мышц. Холин изначально не был классифицирован как незаменимый, поскольку организм человека может вырабатывать холин в небольших количествах посредством метаболизма фосфатидилхолина. [28]
Условно незаменимые питательные вещества — это определенные органические молекулы, которые обычно синтезируются организмом, но при определенных условиях в недостаточном количестве. У людей такие условия 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 особенно важны в неонатальной диете и метаболизме. [14]
Необязательные питательные вещества — это вещества в продуктах питания, которые могут оказывать существенное влияние на здоровье. Пищевые волокна не усваиваются в пищеварительном тракте человека. [29] Растворимые волокна метаболизируются в бутират и другие короткоцепочечные жирные кислоты бактериями, находящимися в толстом кишечнике. [30] [31] [32] Растворимые волокна позиционируются как выполняющие пребиотическую функцию с заявлениями о содействии «здоровым» кишечным бактериям. [33]
Этанол (C 2 H 5 OH) не является незаменимым питательным веществом, но он обеспечивает приблизительно 29 килоджоулей (7 килокалорий) пищевой энергии на грамм. [34] Для спиртных напитков (водка, джин, ром и т. д.) стандартная порция в Соединенных Штатах составляет 44 миллилитра ( 1+1 ⁄ 2 жидких унций США), что при 40% этанола (80 proof) составит 14 граммов и 410 кДж (98 ккал). При 50% алкоголя — 17,5 г и 513 кДж (122,5 ккал). Вино и пиво содержат одинаковое количество этанола в порциях по 150 и 350 мл (5 и 12 жидких унций США) соответственно, но эти напитки также способствуют потреблению 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). [ необходима цитата ] По данным Министерства сельского хозяйства США, основанным на опросах NHANES 2013–2014, женщины в возрасте 20 лет и старше потребляют в среднем 6,8 граммов алкоголя в день, а мужчины потребляют в среднем 15,5 граммов в день. [35] Игнорируя безалкогольный вклад этих напитков, средний вклад этанола в ежедневное потребление энергии пищи 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 все пищевые и непищевые компоненты съедобных растений. [36] В качестве питательных компонентов включены каротиноиды провитамина А , [37] тогда как те, которые не имеют статуса питательных веществ, представляют собой разнообразные полифенолы , флавоноиды , ресвератрол и лигнаны , которые присутствуют в многочисленных растительных продуктах питания. [38] Некоторые фитохимические соединения находятся на стадии предварительных исследований на предмет их потенциального воздействия на заболевания и здоровье человека. [36] [37] [38] Однако квалификация для статуса питательных веществ соединений с плохо определенными свойствами in vivo заключается в том, что они должны быть сначала определены с помощью уровня диетического рекомендуемого потребления , чтобы обеспечить точную маркировку продуктов питания, [39] условие, не установленное для большинства фитохимических веществ, которые, как утверждается, обеспечивают антиоксидантные преимущества. [40]
См. Витамин , Минерал (питательное вещество) , Белок (питательное вещество)
Недостаточное количество питательного вещества является дефицитом. Дефицит может быть вызван несколькими причинами, включая недостаточное потребление питательных веществ, называемое диетическим дефицитом, или любое из нескольких состояний, которые мешают использованию питательного вещества в организме. [1] Некоторые из состояний, которые могут мешать использованию питательных веществ, включают проблемы с усвоением питательных веществ, вещества, которые вызывают большую, чем обычно, потребность в питательном веществе, состояния, которые вызывают разрушение питательных веществ, и состояния, которые вызывают повышенное выделение питательных веществ. [1] Токсичность питательных веществ возникает, когда избыточное потребление питательного вещества наносит вред организму. [41]
В Соединенных Штатах и Канаде рекомендуемые уровни потребления основных питательных веществ основаны на минимальном уровне, который «будет поддерживать определенный уровень питания у человека», определение несколько отличается от определения, используемого Всемирной организацией здравоохранения и Продовольственной и сельскохозяйственной организацией, для «базового требования, указывающего на уровень потребления, необходимый для предотвращения патологически значимых и клинически обнаруживаемых признаков недостаточности питания». [42]
Устанавливая руководящие принципы по питанию человека, правительственные организации не обязательно соглашаются с количествами, необходимыми для избежания дефицита, или максимальными количествами, чтобы избежать риска токсичности. [43] [44] [45] Например, для витамина C рекомендуемые дозы варьируются от 40 мг/день в Индии [46] до 155 мг/день для Европейского союза. [47] В таблице ниже показаны предполагаемые средние потребности США (EAR) и рекомендуемые диетические нормы (RDA) для витаминов и минералов, PRI для Европейского союза (та же концепция, что и RDA), за которыми следует то, что три правительственные организации считают безопасным верхним уровнем потребления. RDA устанавливаются выше EAR, чтобы охватить людей с потребностями выше среднего. Адекватные дозы потребления (AI) устанавливаются, когда недостаточно информации для установления EAR и RDA. Страны устанавливают допустимые верхние уровни потребления , также называемые верхними пределами (UL), на основе количеств, которые вызывают неблагоприятные эффекты. Правительства не спешат пересматривать информацию такого рода. Для показателей США, за исключением кальция и витамина D, все данные датируются периодом с 1997 по 2004 год. [17]
* Рекомендуемые суточные дозы ниацина и магния превышают допустимый верхний предел, поскольку для обоих питательных веществ UL определяют количества, которые не увеличат риск неблагоприятных последствий при употреблении питательных веществ в качестве порции пищевой добавки. Добавка магния выше UL может вызвать диарею. Добавка ниацина выше UL может вызвать покраснение лица и ощущение тепла в теле. Каждая страна или региональный регулирующий орган принимает решение о границе безопасности ниже, когда могут возникнуть симптомы, поэтому UL могут различаться в зависимости от источника. [43] [44]
Средние расчетные потребности EAR в США.
Рекомендуемые нормы потребления RDA в США; для взрослых они выше, чем для детей, и могут быть даже выше для беременных и кормящих женщин.
AI ( адекватное потребление в США); AI устанавливаются, когда недостаточно информации для установления EAR и RDA.
PRI Population Reference Intake — эквивалент RDA в Европейском Союзе; для взрослых выше, чем для детей, и может быть даже выше для беременных или кормящих женщин. Для тиамина и ниацина PRI выражены в количестве на мегаджоуль (239 килокалорий) потребляемой пищевой энергии.
Верхний предел допустимых верхних уровней потребления.
Предельные значения ND не определены.
Стандарты NE EAR, PRI или AI еще не установлены и не будут установлены (ЕС не считает хром необходимым питательным веществом).
Питательные вещества для растений состоят из более чем дюжины минералов, поглощаемых через корни, а также углекислого газа и кислорода, поглощаемых или выделяемых через листья. Все организмы получают все свои 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 (исключения включают некоторые паразитические или плотоядные растения). Подсчитав их, 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), и микроэлементы; железо (Fe), бор (B), хлор (Cl), марганец (Mn), цинк (Zn), медь (Cu), молибден (Mo) и никель (Ni). Помимо углерода, водорода и кислорода, азот , фосфор и сера также необходимы в относительно больших количествах. Вместе « Большая шестерка » является элементарными макроэлементами для всех организмов . [52] Они образуются из неорганических веществ (например, углекислого газа , воды , нитратов , фосфатов , сульфатов и двухатомных молекул азота и, особенно, кислорода) и органических веществ ( углеводов , липидов , белков ).
{{cite encyclopedia}}
: |website=
проигнорировано ( помощь )