БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПИТАНИЯ

Энергетическая ценность питания оценивается количеством энер­гии, которое может быть получено при окислении пищевых углеводов, жиров и белков до конечных продуктов (С0₂, Н₂0, NH₃). Поскольку выделяющаяся при окислении энергия часто измеряется в килокалори­ях, то энергетическую ценность рациона еще называют калорийно­стью питания.

Калорийность пищевого рациона может быть определена с помо­щью прибора - калориметра, который регистрирует тепловую энергию, выделяющуюся при сжигании порции пищи. Другой, более простой способ расчета энергетической ценности питания заключается в ис­пользовании специальных таблиц, в которых приводится содержание белков, жиров и углеводов в пищевых продуктах. Исходя из того, что 1 г углеводов и 1 г белков при окислении выделяют примерно 4 ккал, а 1 г жира - около 9 ккал энергии, определяют калорийность рациона в ккал/сутки (для перевода значения калорийности в кДж/сутки получен­ную величину в ккал/сутки необходимо умножить на 4, 18).

Энергозатраты зависят от многих факторов: возраста, массы тела, профессии, климатических условий и особенно от двигательной актив­ности.

В состоянии покоя, натощак (для исключения затрат энергии на мышечную деятельность и процесс пищеварения) организм расходует минимальное количество энергии, необходимое для поддержания ос­новных физиологических функций и анаболических процессов. Эта ве­личина называется основным обменом и составляет у мужчин в сред­нем 24-28 ккал/сутки-кг массы тела (1600-1800 ккал/сутки), у женщин несколько ниже - 23-26 ккал/сутки-кг (1400-1500 ккал/сутки). У детей величина основного обмена при расчете на 1 кг массы тела примерно в 1, 5 раза выше, чем у взрослых. В процессе старения уровень основного обмена уменьшается.

Очевидно, что реальные энергозатраты должны быть выше значе­ния основного обмена. У людей умственного труда суточные затраты энергии составляют 2200-2500 ккал - у мужчин и 1800-2200 - у жен­щин. При тяжелом физическом труде (за счет мышечной работы! ) энергозатраты существенно возрастают: у мужчин - до 5000 ккал/сутки, а у женщин - до 4000. У спортсменов энергозатраты в зави­симости от вида спорта, а также от периода тренировочного цикла ко­леблются в диапазоне от 4000 до 7000 ккал/сутки.

Энергозатраты можно определить путем прямой калориметрии, т. е. измерить суточное выделение организмом тепла (как известно, в про­цессе катаболизма значительная часть освобождающейся энергии вы­деляется в виде тепла). Однако это весьма сложная процедура. В связи с этим чаще применяются методы непрямой калориметрии, основанные на измерении потребления кислорода или выделения углекислого газа, поскольку эти показатели характеризуют состояние катаболизма.

К непрямой калориметрии также относится метод суточной пульсо- метрии, заключающийся в измерении и регистрации частоты сердеч­ных сокращений в течение суток. Этот метод базируется на корреляции между потреблением кислорода за сутки, характеризующим освобож­дение энергии в процессе катаболизма, и средней величиной пульса. Для подсчета и регистрации пульса применяется портативный прибор - спорттестер, состоящий из прикрепленного к груди испытуемого дат­чика и приемника, похожего на наручные часы и надеваемого на запя-

стье руки. Датчик фиксирует сердечные сокращения, а в приемнике информация, поступающая из датчика, регистрируется на магнитной дискете.

Косвенно суточные энергозатраты можно установить путем за­полнения анкет, в которых испытуемые подробно описывают все, что они делали в течение дня. Затем с помощью специальных таб­лиц, в которых приведены значения энергозатрат при различных ви­дах трудовой и спортивной деятельности, проводят расчет суточных энергозатрат.

Соответствие энергетической ценности пищевого рациона за­тратам энергии спортсменом является одним из важнейших условий эффективности тренировочного процесса.

Употребление питания с пониженной калорийностью не только со­провождается расходованием всех резервных углеводов и жиров, но и приводит к использованию в качестве источников энергии белков, в первую очередь мышечных. В результате развивается атрофия мышц и анемия, уменьшается масса тела, снижается физическая работоспособ­ность, а у детей наблюдается задержка роста.

При продолжительном поступлении в организм пищевых источни­ков энергии в количествах, превышающих энергозатраты, возникает ожирение, причем в жировых депо откладывается жир не только по­ступающий с пищей, но и образующийся из углеводов.

Поэтому самым простым способом контроля соответствия калорий­ности пищевого рациона и суточных энергозатрат является измерение массы тела. При длительном использовании рациона с пониженной ка­лорийностью (по сравнению с энерготратами) наблюдается уменьше­ние массы тела, а при чрезмерном поступлении в организм источников энергии масса тела увеличивается в основном за счет накопления жира.

Сбалансированность питания касается прежде всего соотношения между содержанием в рационе белков, жиров и углеводов.

Пищевые белки являются поставщиками аминокислот, которые не­обходимы для синтеза белков и других азотсодержащих соединений организма (например, азотистых оснований нуклеиновых кислот, креа­тина, адреналина и др.). Особенно важно поступление с пищей незаме­нимых (эссенциальных) аминокислот, которые не синтезируются в ор­ганизме. Эти аминокислоты должны регулярно поступать с пищей, так как они не накапливаются в организме. При избыточном поступлении неиспользованные для синтеза белков аминокислоты, в том числе не­заменимые, подвергаются распаду.

Суточная потребность в белке зависит от многих факторов (масса тела, возраст, профессия и условия труда, климатические условия и др.) и составляет в среднем для взрослого человека 100-120 г.

Значительное влияние на норму белка в питании оказывают двига­тельная активность и биологическая ценность пищевых белков.

Считается, что потребность в белке при выполнении физической работы увеличивается на 10 г на каждые 500 ккал энергозатрат.

Биологическая ценность белков определяется прежде всего их ами­нокислотным составом. Пищевые белки должны содержать все незаме­нимые аминокислоты, причем желательно в том же соотношении, ко­торое характерно для белков человека. Соотношение между незамени­мыми аминокислотами в пищевых белках животного происхождения по сравнению с растительными ближе к соотношению в органах и тка­нях человека. Отсюда следует, что животные белки обладают большей биологической ценностью, чем растительные. Однако из этого правила есть исключение: белки овса и гречи по своему аминокислотному со­ставу похожи на белки человека и поэтому могут заменять в рационе животные белки.

Считается, что в суточном рационе животных белков должно быть не менее 50% от содержания всех белков.

Биологическая ценность пищевых белков зависит также от возмож­ности их расщепления протеолитическими ферментами в процессе пи­щеварения. Плохо перевариваются белки связок, сухожилий, соедини­тельной ткани, некоторые растительные белки.

Наиболее высокой биологической ценностью обладают молочные и яичные белки.

Недостаточное поступление пищевых белков (белковое голодание) постепенно ведет к нарушению многих функций организма, уменьше­нию массы тела, снижению работоспособности. Особенно опасно бел­ковое голодание для растущего организма, так как в основе роста ле­жит накопление белков.

При избыточном потреблении белков пищеварительные ферменты оказываются не в состоянии их полностью расщепить. Непереваренные белки попадают в толстую кишку и под действием микрофлоры под­вергаются там гниению, в ходе которого образуются различные ядови­тые вещества. В тканях организма избыток аминокислот распадается с выделением аммиака, что создает дополнительную нагрузку на печень, в которой осуществляется обезвреживание аммиака путем синтеза мо­чевины. Кроме того, при распаде аминокислот возможно накопление недоокисленных продуктов, в основном органических кислот, что вы­зывает сдвиг кислотно-щелочного баланса в кислую сторону.

Еще одним обязательным компонентом сбалансированного пищево­го рациона являются жиры. Их роль как пищевого продукта многооб­разна. Жир является важным источником энергии, превосходящим по калорийности белки и углеводы. Так, при окислении 1 г жира выделя­ется примерно 9 ккал энергии, тогда как при окислении такого же ко­личества белков или углеводов освобождается только около 4 ккал. Однако окисление жиров протекает исключительно аэробным путем и может обеспечить энергией только умеренные нагрузки. Поэтому роль жира как источника энергии особенно велика при выполнении продол­жительной физической работы.

Кроме энергетической функции жиры еще выполняют пластиче­скую функцию, являясь поставщиками полиненасыщенных (эссенци­альных) жирных кислот. Такие жирные кислоты содержат в своей мо­лекуле две и более двойных связей и в организме человека не синтези­руются. Полиненасыщенные жирные кислоты (линолевая, линолено- вая, арахидоновая и пр.) необходимы для синтеза липоидов клеточных мембран и для образования гормоноподобных веществ - простаглан- динов, регулирующих в организме тонус гладкой мускулатуры (стенки кровеносных сосудов, трахеи и бронхов, кишечника, матки и т. д.). По­линенасыщенные жирные кислоты обычно входят в состав раститель­ных жиров. Потребность взрослого человека в полиненасыщенных жирных кислотах может быть обеспечена ежедневным поступлением с пищей 20-30 мл растительного масла.

Пищевые жиры также являются поставщиками жирорастворимых витаминов, которые могут накапливаться в жирах. Так, рыбий жир бо­гат витаминами А и D, а растительные жиры содержат витамин Е.

Суточный рацион взрослого человека должен содержать 80-100 г жиров, что составляет 30-35% от его калорийности.

Употребление избыточного количества жира со временем приводит к ожирению.

Пищевые углеводы являются основными источниками энергии, они обеспечивают 55-60% суточной потребности организма в энергии. Особая роль углеводов как источников энергии обусловлена тем, что они могут расщепляться в организме как аэробно, так и анаэробно, то­гда как окисление белков и жиров происходит лишь аэробным спосо­бом. Как известно, при анаэробном распаде углеводов энергии в еди­ницу времени выделяется в 2 раза больше, чем при аэробном окисле­нии любых веществ. В связи с этим физические нагрузки высокой мощности, требующие больших энергозатрат в единицу времени, обес­печиваются в первую очередь углеводами.

Главным пищевым углеводом является крахмал, содержание кото­рого в пищевом рационе может доходить до 80% от общего количества всех углеводов. Богаты крахмалом крупы, макароны, хлеб, картофель, овощи и другие растительные продукты питания.

Кроме крахмала с пищей могут поступать и другие углеводы расти­тельного происхождения: клетчатка (целлюлоза) и сахароза (пищевой сахар).

Моносахариды глюкоза (виноградный сахар) и фруктоза (фрукто­вый сахар) обычно присутствуют в различных ягодах, фруктах и меде.

Из углеводов животного происхождения с пищей поступают глико­ген и лактоза (молочный сахар). Гликоген содержится в мясе и печени, а лактоза - в молочных продуктах.

Средняя суточная потребность организма в углеводах 400-500 г.

При пониженном поступлении углеводов с пищей в организме ус­коряется использование жиров и белков в качестве источников энергии. Усиленный распад внутриклеточных белков может привести к сниже­нию их содержания в клетках и появлению симптомов «белкового го­лодания» (см. выше). Кроме того, окисление белков сопровождается повышенным выделением аммиака. При окислении жиров в качестве промежуточных продуктов образуются кетоновые тела, накопление ко­торых вызывает ацидоз - смещение кислотно-щелочного равновесия в кислую сторону.

Длительное чрезмерное потребление углеводов приводит к наруше­ниям обмена веществ и возникновению заболеваний. Это связано со способностью углеводов легко преобразовываться в жиры и холесте­рин. Поэтому при избыточном углеводном питании, особенно на фоне малоподвижного образа жизни, нередко развиваются такие заболева­ния, как ожирение и атеросклероз.

Согласно рекомендациям ведущих диетологов соотношение между белками, жирами и углеводами в суточном рационе должно быть 1: 1: 4, т. е. на каждый грамм белков должен приходиться 1 г жиров и 4 г углеводов.

С продуктами питания должны также поступать витамины в необ­ходимых для организма количествах. Потребность в витаминах прежде всего зависит от массы тела, возраста, двигательной активности. Сред­ние суточные нормы содержания в пищевом рационе и биологическая роль отдельных витаминов представлены в табл. 3 (см. главу 10 «Вита­мины»),

При недостаточном поступлении витаминов развиваются гиповита- минозы. Обычно гиповитаминозы наблюдаются зимой и весной, когда содержание витаминов в пищевых продуктах уменьшается вследствие их разрушения при хранении. Особенно часто встречается гиповитами­ноз С - цинга. Поэтому в это время года рекомендуется принимать комплексные витаминные препараты.

Избыточное введение водорастворимых витаминов не приводит к их накоплению в организме, так как их избыток сразу же выделяется с мочой. Поэтому поступление в организм водорастворимых витаминов должно быть регулярным. Жирорастворимые витамины при чрезмер-

ном поступлении накапливаются в жировой ткани, вследствие чего мо­гут возникать гипервитаминозы. Описаны случаи гипервитаминозов А, D и К.

Минеральные вещества поступают в составе продуктов питания, как правило, в количествах, соответствующих потребности организма. Исключение составляет лишь поваренная соль (хлористый натрий - NaCl), которая добавляется к пище в чистом виде. Физиологическая потребность в этой соли 5-6 г/сутки, однако в силу вековых традиций и привычек ее содержание в- рационе значительно выше - 15-16 г. К необходимым для жизнедеятельности химическим элементам отно­сятся: натрий, калий, хлор, кальций, магний, фосфор, железо, медь, йод, фтор, марганец, цинк.

Из продуктов питания наиболее богаты минеральными веществами овощи и фрукты.

Недостаточное поступление в организм минеральных веществ, а также их избыток в пище приводят к нарушениям обмена веществ и возникновению заболеваний.

Как уже указывалось, пищевой рацион должен содержать балласт­ные вещества, или пищевые волокна. К ним относятся растительные высокомолекулярные углеводы (клетчатка, пектин, лигнин), имеющие прочные молекулы в форме длинных нитей. Эти вещества не гидроли- зуются пищеварительными ферментами и поэтому без изменений про­ходят через весь желудочно-кишечный тракт и выделяются из организ­ма в нерасщепленном виде. Вследствие этого ранее считалось, что та­кие углеводы не приносят пользы и что они являются как бы лишними компонентами пищевого рациона, т. е. балластом.

В настоящее время установлено, что данные растительные углеводы выполняют в процессе пищеварения, по крайней мере, две важные функции. Во-первых, двигаясь по пищеварительному тракту и касаясь его стенки, пищевые волокна усиливают перистальтику, т. е. волнооб­разное сокращение стенки кишки, необходимое для перемещения пи­щи. Во-вторых, пищевые волокна оказались хорошими сорбентами. На них могут сорбироваться и затем вместе с ними покидать организм раз­личные токсичные вещества как экзогенного (присутствующие в пи­ще), так и эндогенного происхождения (образующиеся в организме в процессе метаболизма и выделяющиеся в полость желудочно- кишечного тракта, а также продукты гниения). В частности, на пище­вых волокнах может сорбироваться холестерин. В связи с такой функ­цией клетчатку и другие пищевые волокна образно называют «дворни­ки организма».

Еще одним условием рационального питания является соблюдение режима поступления пищи в организм. Правильный режим питания

необходим для ритмичного и эффективного функционирования пище­варительной системы, для полноценного усвоения пищи и нормального протекания метаболических процессов.

Общепринятым является трех-четырехразовое питание с интерва­лами между приемами пищи в 4-5 часов. Кратность приема пищи зави­сит от объема и калорийности рациона: при возрастании объема и ка­лорийности должна быть увеличена кратность питания, так как при од­номоментном поступлении большого количества пищи переваривание и всасывание будут неполными и могут возникнуть различные непри­ятные ощущения (чувство тяжести, вздутие живота и т. п.), снижение работоспособности.

Частое нарушение режима питания (еда всухомятку, редкие и обильные приемы пищи, беспорядочная еда) может привести к заболе­ваниям органов пищеварения.

ОСОБЕННОСТИ ПИТАНИЯ СПОРТСМЕНОВ

Питание спортсменов имеет ряд особенностей по сравнению с пи­танием не занимающихся спортом, в том числе людей, выполняющих тяжелую физическую работу.

1. Для спортсменов характерен высокий расход энергии. При заня­тиях спортом энергозатраты составляют от 4000 до 7000 ккал в сутки. Но в отличие от людей тяжелого физического труда, тоже расходую­щих много энергии (до 5000 ккал/сутки), интенсивность энергозатрат у спортсменов значительно выше. Так, по данным Н.Н. Яковлева (1974), рабочий, занятый физическим трудом в течение 8-часового рабочего дня, расходует во время работы 0, 03-0, 05 ккал/с, бегун-марафонец во время бега - 0, 3 ккал/с, а спринтер - 3 ккал/с. Отсюда видно, что при выполнении большинства физических упражнений источником энергии являются анаэробные процессы, в то время как трудовая деятельность обеспечивается аэробным способом получения АТФ. Поэтому рацион спортсмена должен иметь не только необходимую энергетическую ценность, но и содержать повышенное количество углеводов, посколь­ку, как уже отмечалось, только углеводы могут подвергаться анаэроб­ному распаду и давать много энергии в единицу времени. Жиры и бел­ки окисляются лишь аэробно и при выполнении интенсивных нагрузок используются ограниченно.

Необходимость обогащения рациона спортсменов углеводами еще обусловлена тем, что запасы углеводов в организме (гликоген печени и мышц) ограничены и при работе быстро исчерпываются. В связи с этим практикуется дополнительное введение углеводов во время тренировки или соревнования (например, питание на дистанции у марафонцев, лыжников, велосипедистов).

В период интенсивных тренировок суточная потребность в углево­дах может составлять 700-800 г.

2. При выполнении спортивных нагрузок усиливается распад бел­ков, главным образом мышечных. Особенно быстро расщепляются белки при выполнении упражнений силового характера. Для восполне­ния разрушенных при работе белков необходимо поступление во время восстановления повышенного количества аминокислот. Это делает не­обходимым использование рациона с повышенным содержанием бел­ков. Наиболее высокая потребность в белках отмечается у тяжелоатле­тов и культуристов. У этих спортсменов потребление белков может достигать 200-250 г в сутки.

3. Интенсификация метаболизма в организме спортсмена увеличи­вает потребность в коферментах, в состав которых входят витамины. В итоге потребление витаминов спортсменами возрастает в 2-3 раза. Обеспечить поступление такого большого количества витаминов толь­ко с естественными пищевыми продуктами обычно не удается. Поэто­му в спортивной практике широко используются различные витамин­ные препараты. Хороший эффект дает применение поливитаминных комплексов с минеральными добавками (например, Компливит, Глута- мевит, Vitrum, Centrum, Unicap и др.). Перечисленные витаминные комплексы содержат все необходимые витамины в нужных дозировках и пропорциях, а также различные минеральные вещества, потребность в которых у спортсменов тоже повышается (см. ниже).

4. При выполнении интенсивных физических нагрузок наблюдается повышенное выделение из организма минеральных веществ в составе пота. Увеличение потребности спортсменов в минералах еще обуслов­лено высокой скоростью метаболизма, наблюдаемой как во время вы­полнения мышечной работы, так и при восстановлении. В большей ме­ре спортсмены нуждаются в таких минеральных элементах, как каль­ций, магний, калий и фосфор.

Наряду с поступлением минеральных веществ с натуральными про­дуктами питания, они вводятся в организм с минеральной водой и в со­ставе комплексных поливитаминных препаратов (примеры таких пре­паратов приведены выше). Кроме того, нередко используются специ­альные фармацевтические средства: глицерофосфат кальция (содержит Са и Р), фитин (содержит Са, Mg, Р), аспаркам (содержит К и Mg), оро- тат калия (содержит К), глицерофосфат железа (содержит Fe и Р), фер- роплекс (содержит Fe и вит. С), фитоферролактол (содержит Са, Mg, Р, Fe).

5. В связи с необходимостью применения пищевого рациона боль­шого объема (за счет повышенного содержания белков и углеводов) у спортсменов существенно возрастает кратность приема пищи. В от­дельных видах спорта (тяжелая атлетика, бодибилдинг, гребля и др.) практикуется даже пяти- и шестиразовый прием пищи. Увеличение кратности приема пшци обеспечивает более полноценное усвоение пищевых веществ и их лучшее использование тканями организма. Так, по данным Санкт-Петербургского НИИ физической культуры, при уве­личении кратности приема одного и того же количества пищевого бел­ка значительно повышается скорость синтеза белков в организме, и прежде всего мышечных.

6. Еще одной особенностью спортивного питания является приме­нение биологически активных пищевых добавок. Необходимость ис­пользования таких продуктов вызвана тем, что высокую потребность спортсменов в белках, углеводах, витаминах и солях очень сложно удовлетворить за счет традиционного питания.

Пищевые добавки представляют собою специализированные про­дукты питания, вырабатываемые из высококачественного натурального сырья. В отличие от обычных пищевых продуктов они содержат в вы­соких концентрациях наиболее полноценные и легко усвояемые ком­поненты пищи, что позволяет их использовать в меньших объемах по сравнению с натуральными продуктами.

Широкое распространение имеют белковые, белково-углеводные и аминокислотные добавки. В состав белковых добавок часто входят мо­лочные и яичные белки. Некоторые пищевые добавки содержат гидро- лизат белков, т. е. частично расщепленные белки, вследствие чего они быстро усваиваются. Хороший эффект дает применение углеводных добавок, содержащих углеводы разной степени полимеризации (на­пример, глюкозу (моносахарид), сахарозу (дисахарид) и крахмал (поли­сахарид)). В этом случае происходит плавное поступление глюкозы в кровяное русло без появления выраженной гипергликемии.

Аминокислотные добавки представляют собой смесь из 20 амино­кислот или же являются отдельными, наиболее важными аминокисло­тами. В качестве пищевых добавок часто используются глицин, метио- нин, лизин, глутаминовая и аспарагиновая кислоты. Белковые, угле­водные и аминокислотные добавки могут быть обогащены витаминами и минеральными веществами.

К пищевым добавкам можно отнести также поливитаминные ком­плексы и препараты, содержащие минеральные вещества.

С давних времен в качестве пищевых добавок используются про­дукты пчеловодства (апипродукты). К ним относятся мед, маточное молочко (апилак), цветочная пыльца, прополис. Исследованиями ка­федр биохимии и физиологии СПбГАФК им. П.Ф. Лесгафта была вы­явлена высокая эффективность использования биологически активных пищевых добавок, полученных из продуктов пчеловодства. Прием та­ких пищевых добавок («Альтаир», «Вента», «Валдай», «Рукитис») при­водил к достоверному повышению спортивной работоспособности.

Таким образом, особенностями питания спортсменов является бо­лее высокая калорийность пищевого рациона, повышенное содержание белков и углеводов на фоне лишь незначительного увеличения количе­ства жиров (рекомендуемое соотношение между белками, жирами и углеводами в рационе спортсменов 1: 07-08: 4), обогащение рациона витаминами и минералами, использование биологически активных пи­щевых добавок и увеличение кратности приема пигци.

ГЛАВА 22