Высшее профессиональное образование БАКАЛАВРИАТ Е. А. РУБИНА ФИЗИОЛОГИЯ ПИТАНИЯ УЧЕБНИК Рекомендовано Учебно-методическим объединением по образованию в области технологии продуктов питания и пищевой инженерии в качестве учебника для студентов, обучающихся по направлению подготовки «Технология продукции и организация общественного питания» УДК 612.3(075.8) ББК 28.707.3я73 Р823 Р е ц е н з е н т ы: канд. мед. наук, доцент Госуарственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский институт индустрии туризма им. Ю. А. Сенкевича» В. Ф. Малыгина; канд. биол. наук, доцент Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный университет пищевых производств» Е. Н. Молчанова Р823 Рубина Е.А. Физиология питания : учебник для студ. учреждений высш. проф. образования / Е. А. Рубина. — М. : Издательский центр «Академия», 2014. — 208 с. (Сер. Бакалавриат). ISBN 978-5-7695-4635-8 Учебник создан в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта по направлению подготовки «Технология продукции и организация общественного питания» (квалификация «бакалавр»). Раскрыты значение питания в жизнедеятельности человека и задачи в области оптимизации питания людей. Рассмотрены физиологическая роль макронутриентов (белки, жиры и углеводы) и микронутриентов (витамины, минеральные, минорные и биологически активные вещества) и физиологические основы питания различных групп населения. Приведены сведения о пищеварении, обмене веществ и энергии, алиментарных заболеваниях. Для студентов учреждений высшего профессионального образования. УДК 612.3(075.8) ББК 28.707.3я73 Оригинал-макет данного издания является собственностью Издательского центра «Академия», и его воспроизведение любым способом без согласия правообладателя запрещается ISBN 978-5-7695-4635-8 ©Рубина Е. А., 2014 © Образовательно-издательский центр «Академия», 2014 © Оформление. Издательский центр «Академия», 2014 ВВЕДЕНИЕ Дисциплина «Физиология питания» относится к базовой части профессионального цикла обучения по направлению подготовки «Технология продукции и организация общественного питания» (квалификация «бакалавр»). «Физиология питания» является одной из основополагающих дисциплин, необходимых для специалистов в сфере общественного питания, которые должны не только сами знать основные требования здорового питания и применять их на практике, но и способствовать повышению культуры питания населения. Физиология питания является частью общей физиологии человека, рассматривающей все процессы жизнедеятельности организма, отдельных его органов и систем. Физиология питания — это наука, изучающая процессы превращения пищевых веществ в энергию и структурные элементы тканей тела человека, а также физиологические потребности организма в пищевых веществах и энергии с учетом пола, возраста, физической активности и условий жизни населения. Физиология питания является основой для развития науки о питании человека. Науку о питании часто называют нутрициологией (от позднелат. nutritio — питание). Цель нутрициологии — изучать законы влияния состава пищи и процессов ее усвоения на здоровье человека. Наука о питании разрабатывает проблемы количественной и качественной полноценности питания для различных групп населения, учитывая возрастную и профессиональную принадлежность человека, изучает пищевые и биологические свойства продуктов питания животного и растительного происхождения. В науке о питании помимо количественной стороны питания большое место отводится качественным показателям и сбалансированности питания, что предусматривает обеспечение организма всеми незаменимыми компонентами пищи, т. е. удовлетворение потребности в биологически активных пищевых веществах в оптимальных соотношениях. Рациональное питание способствует поддержанию организма в оптимальном физиологическом состоянии, сохранению здоровья и высокой работоспособности человека. Большое значение рациональное питание имеет в профилактике желудочно-кишеч­ ных, сердечно-сосудистых заболеваний, нарушения обмена веществ. 3 Изучить физиологию питания — значит понять суть физиологических процессов, происходящих в организме человека при потреблении пищи, уметь критически подходить к выбору пищевых продуктов, технологических процессов производства кулинарной продукции. Изучение физиологии питания даст будущим специалистам в области общественного питания возможность ­научно обосновывать и управлять технологическими процессами с целью производства высококачественной продукции. Они научатся составлять меню и рационы питания в соответствии с принципами сбалансированного питания людей разного возраста. На основе рационального питания строятся такие виды питания, как лечебное (диетическое) питание, которое является частью комплексного лечения большинства заболеваний, и лечебнопрофилактическое питание, назначаемое работающим на производствах с вредными условиями труда. История науки о питании насчитывает немало веков. Отдельные вопросы гигиены питания были рассмотрены в трудах ученых и врачей Древнего мира и Средних веков — Гиппократа, Аристотеля, Галена, Ибн Сины (Авиценны) и других. Например, выда­ ющийся древнегреческий врач, реформатор античной медицины Гиппократ рассматривал питание как средство лечения болезней и считал, что пищевые вещества должны использоваться как лечебные средства. Он впервые ввел в научный оборот понятие «сила питания», т. е. «энергетическая ценность питания». В XIX в. в Европе велись интенсивные научные исследования в области физиологии и гигиены питания. Основоположником биохимии питания считается немецкий химик Ю. Либих. Большой вклад в развитие физиологии питания внесли К. Фойт, немецкий физиолог и гигиенист М. Рубнер и русские ученые А. Я. Дани­- левский, Н. И. Лунин, И. П. Павлов, М. Н. Шатерников. Широкие исследования в области науки о питании вели советские ученыефизиологи А.А.Покровский, А.М.Уголев, А.М.Волгарев, М.М.Ло­ вачев, В. А. Тутельян. В конце XX — начале XXI в. появились новые теории и концепции питания, научные данные о физиологической роли не только основных пищевых веществ — макро- и микронутриентов, но и минорных компонентов пищи, пробиотических микроорганизмов и пребиотиков, что позволило пересмотреть некоторые представления о значимости тех или иных продуктов и более обоснованно подойти к рекомендациям в области здорового питания населения и профилактики алиментарно зависимых заболеваний. Физиология питания как наука постоянно развивается и пополняется новыми научными данными о физиологии пищеварения, обмене веществ в организме человека, физиологических свойствах и пищевой ценности различных пищевых веществ. Гл а в а 1 ПИТАНИЕ И ЗДОРОВЬЕ 1.1. Роль питания в жизнедеятельности человека Питание — один из главных факторов, определяющих здоровье человека. По данным Всемирной организации здравоохранения, состояние здоровья человека лишь на 15 % зависит от организации медицинской службы, столько же приходится на генетические особенности, а 70 % определяется образом жизни и питанием. Пища обеспечивает организм энергией, необходимой для обес­ печения жизненно важных процессов в организме, затрат на физическую нагрузку и трудовую деятельность. Питание служит источником «пластических» веществ, обеспечивающих развитие и непрерывное обновление клеток и тканей, а также витаминов и минеральных солей. С питанием связаны все жизненно важные функции организма, работоспособность, умственное и физическое развитие, а также продолжительность жизни человека. В 2010 г. были утверждены Основы государственной политики Российской Федерации в области здорового питания населения на период до 2020 г. Под государственной политикой в области здорового питания населения понимается «комплекс мероприятий, направленных на создание условий, обеспечивающих удовлетворение в соответствии с требованиями медицинской науки потребностей различных групп населения в здоровом питании с учетом их традиций, привычек и экономического положения». Важным моментом реализации предыдущей концепции государственной политики в области здорового питания населения до 2005 г. явилось принятие большинством субъектов Российской Федерации программ, направленных на улучшение структуры питания населения своего региона, а также организация в субъектах Российской Федерации центров оздоровительного питания. За прошедшие годы отмечено улучшение питания населения за счет изменения структуры потребления пищевых продуктов, а именно: увеличения доли мясных и молочных продуктов, фруктов и овощей, разработано свыше четырех тысяч пищевых про- 5 дуктов, обогащенных биологически ценными компонентами. Реализуются проекты, направленные на совершенствование организации школьного питания. С 2009 г. в центрах здоровья проводятся мероприятия, направленные на формирование здорового образа жизни населения, включая сокращение потребления алкоголя и табака, а также на снижение заболеваемости и смертности от наиболее распространенных заболеваний. Однако, несмотря на положительные тенденции в питании населения, смертность от хронических болезней, развитие которых в значительной степени связано с алиментарным фактором, остается значительно выше, чем в большинстве европейских стран. Питание большинства взрослого населения не соответствует принципам здорового питания из-за потребления пищевых продуктов, содержащих большое количество жиров животного происхождения и простых углеводов, недостатка в рационе овощей и фруктов, рыбы и морепродуктов, что приводит к росту избыточной массы тела и ожирению. Распространенность избыточной массы тела и ожирения за последние восемь-десять лет возросла с 19 до 23 %, в результате увеличивается риск развития сахарного диабета, болезней сердечно-сосудистой системы и других заболеваний. Значительная часть работающего населения страны лишена возможности правильно питаться в рабочее время, особенно это касается работников малых и средних предприятий, что неблагоприятно сказывается на их здоровье. Организация правильного питания работающего населения — важнейшая задача специалис­ тов общественного питания. Неправильное питание — как недостаточное, так и избыточное — одинаково вредно отражается на здоровье взрослых и детей. Это может выражаться в ухудшении физического и умственного развития, снижении сопротивляемости организма воздействию различных факторов внешней среды, понижении работоспособности, преждевременном старении и сокращении продолжительности жизни. Результаты широкомасштабных эпидемиологических исследований, направленных на изучение состояния питания и здоровья населения в различных регионах России, свидетельствуют о том, что структура питания и пищевой статус как детского, так и взрослого населения характеризуется серьезными нарушениями. Основные нарушения в питании, наблюдаемые в различных возрастных и профессиональных группах, в основном одинаковы. Это в первую очередь избыток в пище углеводов и жиров животного происхождения и дефицит овощей, фруктов и ягод. В то же 6 время в питании населения выявлен дефицит полиненасыщенных жирных кислот. В отдельных группах населения обнаружен дефицит витаминов, особенно антиоксидантов — витаминов А, С, Е и бета-каротина, макро- и микроэлементов — кальция, железа, йода, фтора, селена и цинка, пищевых волокон. Почти во всех возрастных группах населения наблюдаются значительные нарушения режима питания. Полноценное и сбалансированное питание является ведущим фактором в формировании здоровья подрастающего поколения. Нарушение питания приводит к росту числа детей со сниженными­ показателями физического развития. Оптимальное питание является необходимым условием нормального роста, физического и нервно-психического развития, устойчивости к воздействию неблагоприятных факторов внешней среды, работоспособности и успешного обучения детей и подростков. Недостаток питания может вызывать у детей замедление роста, умственного развития, костеобразования, изменения в органах желудочно-кишечного тракта, в эндокринной, иммунной и других системах организма. Организация рационального питания детей и подростков в детских учреждениях имеет особую социальную значимость. Нарушение пищевого статуса неминуемо ведет к ухудшению здоровья и, как следствие, к развитию заболеваний. Если принять все население Российской Федерации за 100 %, здоровых окажется только 20 %, людей с пониженными адаптационными возможностями — 40 %, а в состоянии предболезни и болезни — по 20 % соответственно. 1.2. Алиментарные заболевания Алиментарные заболевания — болезни, обусловленные недостаточным или избыточным по сравнению с физиологическими потребностями поступлением в организм пищевых веществ. К алиментарным заболеваниям, обусловленным недостатком пищевых веществ, относятся белковая недостаточность, белковоэнергетическая недостаточность, витаминная недостаточность, минеральная недостаточность и другие виды недостаточности. Классическим примером изолированной белковой недостаточности служит квашиоркор — болезнь, развивающаяся у детей в раннем возрасте вследствие недостаточности белка после отнятия ребенка от груди. Среди указанных болезней наибольшее распространение имеют различные формы белково-энергетической недостаточности. По данным ООН, ими страдает значительный процент 7 населения развивающихся стран. К белково-энергетической недостаточности относятся алиментарная дистрофия и алиментарный маразм. Причиной алиментарного маразма является недостаточная калорийность питания, в результате чего возникает недостаток энергии и пластических веществ для построения тканей организма, происходит дистрофия мышечной ткани и органов. Кахексия — крайнее истощение организма — может развиться при хроническом недоедании или голодании, нарушении усвоения веществ (мальабсорбции), а также при некоторых хронических отравлениях и истощающих заболеваниях. Витаминная недостаточность может проявляться в виде гиповитаминозов и авитаминозов. Авитаминозы встречаются редко, в основном в случаях голода или при тяжелых заболеваниях. Наиболее известны авитаминозы: витамина С — цинга, скорбут; витамина D — рахит; витамина В1 — бери-бери; витамина В2 — арибофлавиноз; ниацина (витамина РР) — пеллагра; витамина А — гемералопия («куриная слепота») и ксерофтальмия. У россиян наиболее распространены гиповитаминозы и их скрытые формы при пониженной (субнормальной) обеспеченности витаминами. Субнормальная обеспеченность витаминами возникает в обычных условиях жизни у практически здоровых людей, уделяющих недостаточное внимание разнообразию пищевого рациона. Причинами скрытой витаминной недостаточности являются широкое использование в питании рафинированных продуктов, лишенных витаминов в процессе их производства (хлеба тонкого помола, сахара и др.); потеря витаминов при длительном хранении и неправильной кулинарной обработке продуктов; замена свежих продуктов консервами. Субнормальная обеспеченность витаминами уменьшает адаптационные возможности организма, что выражается в снижении устойчивости к действию неблагоприятных факторов и возбудителей инфекций, физической и умственной работоспособности и т. п. Минеральная недостаточность вызывается нехваткой минеральных веществ, например кальция, железа, йода, фтора и др. В нашей стране наиболее распространенными формами минеральной недостаточности питания, особенно у детей, являются железодефицитная анемия и йодная недостаточность. По данным Всемирной организации здравоохранения, железодефицитная анемия относится к числу наиболее распространенных болезней недостаточности питания в мире и встречается более чем у 20 % населения. Еще более распространен скрытый дефицит железа. Железодефицитная анемия чаще всего встречается у детей и беременных женщин. Недостаточное поступление йода является причиной эндемического зоба. По данным Всемирной организации здравоохране- 8 ния, повышенный риск развития йододефицитных заболеваний существует у более чем 2 млрд человек, а у 740 млн обнаружен эндемический зоб. В России дефицит йода наблюдается во многих регионах, особенно в горных местностях. Недостаточность усвояемого кальция в питании детей способствует развитию рахита, у взрослых — остеопороза. Недостаток фтора приводит к кариесу. Алиментарные болезни могут быть обусловлены однообразным питанием, т. е. продуктами какой-либо одной группы (например, недостаточностью меди при молочном питании), разбалансированностью рациона, а также присутствием в пище так называемых антиалиментарных веществ, препятствующих усвоению пищевых веществ (например, фитиновая кислота зерновых мешает усвоению кальция, магния и других элементов). Во многих случаях алиментарные заболевания развиваются при сочетанной нехватке ряда пищевых веществ, например белков, витаминов, железа и др. Избыточное питание относится к распространенной патологии питания. Излишнее поступление некоторых пищевых веществ и энергии, так же как и недостаточное, приводит к серьезным заболеваниям. Энергетической избыточностью питания обусловлено алиментарныое ожирение. В начале XXI в. ожирение стало одной из важнейших проблем здравоохранения не только во всех экономически развитых странах, но и в развивающихся странах, для которых традиционно было характерно недостаточное питание. По данным Всемирной организации здравоохранения, в 2008 г. 1,5 млрд человек в мире в возрасте 20 лет и старше имели избыточную массу тела, из них свыше 200 млн лиц мужского пола и почти 300 млн лиц женского пола страдали ожирением. Прогнозируется, что к 2015 г. примерно 2,3 млрд взрослых людей в мире будут иметь избыточную массу тела и более 700 млн — ожирение. По данным выборочных исследований, проведенных в России в 2009 г., избыточность массы тела среди мужчин и женщин в возрасте от 20 до 65 лет составила 32,1 % и 28,6 %, соответственно ожирение — 22,6 % и 20,5 %. Избыточное питание и, как следствие, ожирение являются ведущими факторами риска массовых неинфекционных заболеваний, часто именуемых «болезнями цивилизации», которые связаны с нарушением сбалансированности питания. Избыточное и несбалансированное питание приводит к нарушению процессов обмена веществ в организме, ослаблению иммунитета, возникновению хронических заболеваний, преждевременному старению, оказывает неблагоприятное воздей- 9 ствие на качество жизни, приводит к сокращению ожидаемой продолжительности жизни и повышает уровень смертности среди трудоспособного населения, является частой причиной заболеваний органов кровообращения, опорно-двигательного аппарата и др. Среди алиментарно зависимых заболеваний наиболее значимыми являются: атеросклероз и ишемическая болезнь сердца, гипертоническая болезнь, ожирение, сахарный диабет второго типа, остеопороз, подагра, некоторые онкологические заболевания. У детского населения России отмечается рост заболеваний, обусловленных характером питания, — железодефицитная анемия, ожирение, болезни эндокринной системы и органов пищеварения. Наметилась тенденция к росту гипертонической болезни. Наиболее опасным нарушением рационального питания является избыточное потребление сахара и рафинированных углеводов. Исследования показали, что увеличение сердечно-сосудистых заболеваний совпадает с общим увеличением потребления сахара. При избытке углеводов, особенно легкоусвояемых (чистого сахара, конфет, печенья, макаронных изделий, хлеба из муки высших сортов) могут развиваться различные заболевания — от кариеса до сахарного диабета и онкологических заболеваний. Установлено, что наименьший уровень кариеса отмечается там, где употребление сахара не превышает 20 кг в год на человека, что эквивалентно 6 … 10 % общей калорийности рациона. При избытке простых углеводов повышается расход витамина В1 и, как результат, возникает его дефицит, что ведет к нарушению деятельности центральной и периферической нервной сис­ темы. Избыточное потребление жиров животного происхождения, недостаточное потребление растительного масла и рыбных продуктов приводит к серьезным нарушениям жирового обмена, следствием чего является атеросклероз, ишемическая болезнь сердца, гипертоническая болезнь и др. Повышенное содержание липидов в крови повышает свертываемость крови и приводит к тромбозам, что может стать причиной инсульта. Чтобы предупредить многие заболевания, связанные с нарушением жирового обмена из-за избыточного потребления жиров животного происхождения, необходимо ежедневно вводить в рацион растительные жиры и рыбные продукты, чтобы обеспечить организм полиненасыщенными жирными кислотами омега-6 и омега-3, которые очень важны для сердечно-сосудистой системы, печени и других органов. 10 1.3. Задачи в области оптимизации питания населения Рекомендации по оптимизации питания должны содержать перечень пищевых продуктов и нутриентов, употребление которых необходимо увеличить или уменьшить. Существует три направления коррекции питания: •• изменение продуктового набора традиционных пищевых продуктов: ограничить потребление жиров животного происхождения и увеличить потребление растительного масла и рыбных продуктов; потреблять не менее четырех раз в день овощи и фрукты; использовать хлеб из муки грубого помола или с добавлением цельного зерна и крупы из цельного зерна; снизить потребление соли и сахара; •• включение в рацион обогащенных нутриентами пищевых продуктов, функциональных и специализированных продуктов; •• использование для коррекции пищевого статуса биологически активных добавок к пище и витаминных препаратов. Основным способом коррекции питания является расширение ассортимента традиционных пищевых продуктов. Разнообразие продуктов в рационе питания и умеренность в еде — основа здорового питания. Чаше всего несбалансированность питания связана с крайним однообразием ежедневного рациона продуктов. При разработке рациона питания следует учитывать, что существуют продукты обязательного ежедневного потребления, которые должны присутствовать в рационе в рекомендуемых количествах. В 2010 г. Минздравсоцразвития России утвердил Рекомендации по рациональным нормам потребления пищевых продуктов, которые представляют собой усредненную величину (расчеты произведены на душу населения) объема суточного потребления пищевых продуктов с учетом необходимого поступления пищевых и биологически активных веществ, обеспечивающих оптимальную реализацию физиолого-биохимических процессов в организме человека. Рекомендуемые объемы потребления пищевых продуктов, кг/год/чел. Хлебобулочные и макаронные изделия в пересчете на муку, мука, крупы, бобовые......................................95 … 105 в том числе обогащенные микронутриентами............ 30 … 40 Картофель........................................................................95 … 100 Овощи и бахчевые......................................................... 120 … 140 Фрукты и ягоды...............................................................90 … 100 Мясо и мясопродукты.......................................................70 … 75 11 Молоко и молочные продукты в пересчете на молоко ......................................................................320 … 340 в том числе обогащенные микронутриентами...........70 … 100 Яйца..................................................................................260 шт. Рыба и рыбопродукты.......................................................18 … 22 Сахар................................................................................. 24 … 28 Масло растительное..........................................................10 … 12 Соль................................................................................. 2,5 … 3,5 Для оптимизации питания необходимо продолжать работу по реализации региональных программ, направленных на улучшение структуры питания населения региона, создавать центры оздоровительного питания и активизировать их работу по формированию здорового питания, а в центрах здоровья усилить пропаганду здорового образа жизни. Задачами, стоящими перед различными ведомствами и учреждениями по реализации программы оптимизации питания населения, согласно Основам государственной политики в области здорового питания до 2020 г. являются: •• увеличение доли производства продуктов массового потребления, обогащенных витаминами и минеральными веществами, включая массовые сорта хлебобулочных изделий, а также молочные продукты, до 50 % общего объема производства; •• увеличение доли производства молочных и мясных продуктов со сниженным содержанием жира до 30 % общего объема производства; ••достижение уровня обеспечения сбалансированным горячим питанием в организованных коллективах, в том числе трудовых, не менее 80 % лиц, входящих в состав организованных коллективов; •• снижение заболеваемости детей и подростков, связанной с питанием (анемия, недостаточность питания, ожирение, болезни органов пищеварения), до 10 %; •• повышение адекватной обеспеченности витаминами детей и взрослых не менее чем на 70 %; •• снижение распространенности ожирения и гипертонической болезни среди населения на 30 %, сахарного диабета — на 7 %. Предусматривается также значительное увеличение производства отечественного мясного сырья и мясных продуктов, рыбной продукции, овощей и фруктов. В решении задач оптимизации питания населения немаловажная роль отводится общественному питанию. Для высококлассных специалистов в области производства продукции общественного питания, способных решать задачи оптимизации питания населения, необходимы знания основ физиологии питания, основ рационального, диетического и лечебно-профилактического питания. 12 Контрольные вопросы 1.Какую роль выполняет питание в жизнедеятельности организма? 2.Какие виды недостаточности питания существуют? 3.Чем опасно недостаточное и избыточное питание? 4.Какие заболевания называют алиментарно зависимыми? 5.Каковы причины алиментарных заболеваний? 6.Какова политика государства в области здорового питания? 7.Какие нарушения в питании характерны для населения России, какие мероприятия необходимы для его оптимизации?