Войти
Питательное вещество – это вещество, используемое организмом для выживания, роста и размножения. Требование о потреблении питательных веществ с пищей относится к животным, растениям, грибам и простейшим. Питательные вещества могут быть включены в клетки для метаболических целей или выделяться 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, белков и продуктов брожения ( этанол или уксус ), что приводит к конечным продуктам воды и углекислого газа. Все организмы нуждаются в воде. Важнейшими питательными веществами для животных являются источники энергии, некоторые аминокислоты, которые объединяются для создания белков, подмножество жирных кислот, витамины и некоторые минералы. Растениям требуется больше разнообразных минералов, поглощаемых корнями, а также углекислого газа и кислорода, поглощаемых листьями. Грибы живут на мертвом или живом органическом веществе и удовлетворяют потребности своего хозяина в питательных веществах.
Различные типы организмов имеют различные основные питательные вещества. Аскорбиновая кислота ( витамин С ) необходима человеку и некоторым другим видам животных, то есть она должна потребляться в достаточном количестве, но некоторые животные и 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. К неорганическим питательным веществам относятся такие питательные вещества, как железо, селен и цинк, а к органическим питательным веществам, помимо многих других, относятся энергетические соединения и витамины.
Классификация, используемая в первую очередь для описания потребностей животных в питательных веществах, делит питательные вещества на макроэлементы 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. Микроэлементы необходимы в меньших количествах ( миллиграммы или микрограммы ); они играют тонкую биохимическую и физиологическую роль в клеточных процессах, таких как сосудистые функции или нервная проводимость. Недостаточное количество основных питательных веществ или болезни, препятствующие усвоению, приводят к дефициту, который ставит под угрозу рост, выживание и размножение. Рекомендации для потребителей по потреблению нутриентов с пищей, такие как Справочное пищевое потребление США, основаны на исходах дефицита и содержат рекомендации по макро- и микроэлементам как для нижнего, так и для верхнего предела потребления. Во многих странах макроэлементы и микроэлементы в значительном содержании в соответствии с требованиями законодательства должны указываться на этикетках пищевых продуктов. Питательные вещества в больших количествах, чем необходимо организму, могут иметь вредные последствия. Съедобные растения также содержат тысячи соединений, обычно называемых фитохимическими веществами, которые оказывают неизвестное влияние на болезни или здоровье, в том числе разнообразный класс с непитательным статусом, называемый полифенолами, которые остаются плохо изученными по состоянию на 2017 год.
Макронутриенты определяются несколькими способами.
Макронутриенты обеспечивают энергию:
| биомолекула | Килокалории на 1 грамм |
|---|---|
| белок | 4 |
| Углеводы | 4 |
| Этиловый спирт | 7 |
| Толстый | 9 |
Микронутриенты поддерживают обмен веществ.
Эссенциальное питательное вещество — это питательное вещество, необходимое для нормальной физиологической функции, которое не может быть синтезировано в организме — либо вообще, либо в достаточных количествах — и, следовательно, должно быть получено из пищевых источников. Помимо воды, которая повсеместно требуется для поддержания гомеостаза у млекопитающих, основные питательные вещества необходимы для различных клеточных метаболических процессов, а также для поддержания и функционирования тканей и органов. Питательные вещества, которые считаются необходимыми для человека, включают девять аминокислот, две жирные кислоты, тринадцать витаминов, пятнадцать минералов и холин. Кроме того, есть несколько молекул, которые считаются условно незаменимыми питательными веществами, поскольку они незаменимы при определенных состояниях развития и патологии.
Незаменимая аминокислота – это аминокислота, которая необходима организму, но не может быть им синтезирована de novo, и поэтому должна поступать с пищей. Из двадцати стандартных белковых аминокислот девять не могут быть эндогенно синтезированы человеком: фенилаланин, валин, треонин, триптофан, метионин, лейцин, изолейцин, лизин и гистидин.
Незаменимые жирные кислоты (НЖК) — это жирные кислоты, которые люди и другие животные должны потреблять, потому что организм требует их для хорошего здоровья, но не может их синтезировать. Известно, что человеку необходимы только две жирные кислоты: альфа-линоленовая кислота ( жирная кислота омега-3 ) и линолевая кислота ( жирная кислота омега-6 ).
Витамины представляют собой органические молекулы, необходимые для организма, которые не классифицируются как аминокислоты или жирные кислоты. Обычно они действуют как ферментативные кофакторы, регуляторы метаболизма или антиоксиданты. Людям требуется тринадцать витаминов в рационе, большинство из которых на самом деле представляют собой группы родственных молекул (например, витамин Е включает токоферолы и токотриенолы ): витамины А, С, D, Е, К, тиамин (В1), рибофлавин (В2), ниацин (B3), пантотеновая кислота (B5), пиридоксин (B6), биотин (B7), фолиевая кислота (B9) и кобаламин ( B12). Потребность в витамине D носит условный характер, так как люди, подвергающиеся достаточному воздействию ультрафиолетового света от солнца или искусственного источника, синтезируют витамин D в коже.
Минералы – экзогенные химические элементы, необходимые для жизни. Хотя четыре элемента: углерод, водород, кислород и азот необходимы для жизни, их так много в еде и питье, что они не считаются питательными веществами, и их потребление в качестве минералов не рекомендуется. Потребность в азоте удовлетворяется потребностью в белке, состоящем из азотсодержащих аминокислот. Сера необходима, но опять же не имеет рекомендуемого потребления. Вместо этого определены рекомендуемые нормы потребления серосодержащих аминокислот метионина и цистеина.
Важнейшими питательными элементами для человека, перечисленными в порядке рекомендуемой нормы потребления (выраженной в виде массы), являются калий, хлорид, натрий, кальций, фосфор, магний, железо, цинк, марганец, медь, йод, хром, молибден, селен. Кроме того, кобальт является важным компонентом витамина B 12. Существуют и другие минералы, которые необходимы для некоторых растений и животных, но могут быть или не быть необходимыми для человека, например, бор и кремний.
Холин является важным питательным веществом. Холины представляют собой семейство водорастворимых соединений четвертичного аммония. Холин является исходным соединением класса холинов, состоящим из этаноламина, имеющего три метильных заместителя, присоединенных к аминогруппе. У здоровых людей, получающих искусственно составленную диету с дефицитом холина, развивается ожирение печени, повреждение печени и повреждение мышц. Первоначально холин не был классифицирован как незаменимый, потому что человеческий организм может вырабатывать холин в небольших количествах посредством метаболизма фосфатидилхолина.
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 определенные болезненные состояния. Инозитол, таурин, аргинин, глютамин и нуклеотиды классифицируются как условно незаменимые и особенно важны для питания и метаболизма новорожденных.
Заменимые питательные вещества — это вещества в пищевых продуктах, которые могут оказать существенное влияние на здоровье. Нерастворимые пищевые волокна не всасываются в желудочно-кишечном тракте человека, но важны для поддержания основной массы дефекации во избежание запоров. Растворимая клетчатка может метаболизироваться бактериями, обитающими в толстой кишке. Растворимая клетчатка позиционируется как выполняющая пребиотические функции, и утверждается, что она способствует развитию «здоровых» кишечных бактерий. Бактериальный метаболизм растворимой клетчатки также производит жирные кислоты с короткой цепью, такие как масляная кислота, которые могут поглощаться клетками кишечника в качестве источника пищевой энергии.
Этанол (C 2 H 5 OH) не является важным питательным веществом, но обеспечивает около 29 килоджоулей (7 килокалорий) пищевой энергии на грамм. Для спиртных напитков (водка, джин, ром и т. д.) стандартная порция в США составляет 44 миллилитра ( 1+1 ⁄ 2 жидких унций США), что при 40% этаноле (80 доказательств) будет составлять 14 граммов и 410 кДж (98 ккал). При 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 потреблению энергии за счет компонентов, отличных от 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). По данным Министерства сельского хозяйства США, основанного на опросах NHANES 2013–2014 годов, женщины в возрасте 20 лет и старше потребляют в среднем 6,8 грамма алкоголя в день, а мужчины — в среднем 15,5 грамма в день. Без учета безалкогольного вклада этих напитков средний вклад этанола в ежедневное потребление энергии с пищей составляет 200 и 450 кДж (48 и 108 ккал) соответственно. Алкогольные напитки считаются продуктами с пустыми калориями, потому что, хотя они и дают энергию, они не содержат необходимых питательных веществ.
По определению, фитохимические вещества включают все питательные и непищевые компоненты съедобных растений. В качестве питательных компонентов включены каротиноиды провитамина А, в то время как те, которые не имеют статуса питательных веществ, представляют собой разнообразные полифенолы, флавоноиды, ресвератрол и лигнаны, которые, как часто утверждается, обладают антиоксидантным действием, которые присутствуют во многих растительных продуктах. Ряд фитохимических соединений находится в стадии предварительных исследований на предмет их потенциального воздействия на заболевания и здоровье человека. Тем не менее, квалификация питательного статуса соединений с плохо определенными свойствами in vivo заключается в том, что они должны быть сначала определены с помощью контрольного уровня потребления с пищей, чтобы обеспечить точную маркировку пищевых продуктов, условие, не установленное для большинства фитохимических веществ, которые, как утверждается, являются антиоксидантными питательными веществами.
См. Витамин, Минерал (питательное вещество), Белок (питательное вещество)
Недостаточное количество питательных веществ является дефицитом. Дефицит может быть вызван рядом причин, включая недостаточное потребление питательных веществ, называемое диетическим дефицитом, или любое из нескольких условий, которые мешают использованию питательных веществ в организме. Некоторые из условий, которые могут препятствовать использованию питательных веществ, включают проблемы с усвоением питательных веществ, вещества, которые вызывают большую, чем обычно, потребность в питательных веществах, условия, вызывающие разрушение питательных веществ, и условия, которые вызывают повышенное выделение питательных веществ. Токсичность питательных веществ возникает, когда избыточное потребление питательных веществ наносит вред организму.
В Соединенных Штатах и Канаде рекомендуемые уровни потребления основных питательных веществ с пищей основаны на минимальном уровне, который «поддерживает определенный уровень питания у человека», что несколько отличается от определения, используемого Всемирной организацией здравоохранения и продовольствием и сельским хозяйством. Организация «базового требования для указания уровня потребления, необходимого для предотвращения патологически значимых и клинически обнаруживаемых признаков диетической недостаточности».
При установлении рекомендаций по питательным веществам для человека правительственные организации не обязательно согласовывают количества, необходимые для предотвращения дефицита, или максимальные количества, чтобы избежать риска токсичности. Например, для витамина С рекомендуемое потребление варьируется от 40 мг/день в Индии до 155 мг/день в Европейском союзе. В таблице ниже показаны расчетные средние потребности (EAR) и рекомендуемые пищевые 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 потреблением. 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), на основе количеств, которые вызывают неблагоприятные последствия. Правительства не спешат пересматривать информацию такого рода. Для значений в США, за исключением кальция и витамина D, все данные датированы периодом с 1997 по 2004 год.
| Питательный | УХО США | Самая высокая RDA или AI в США | Наивысший PRI ЕС или AI | Верхний предел | Ед. изм | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| НАС | Европа | Япония | |||||
| Витамин А | 625 | 900 | 1300 | 3000 | 3000 | 2700 | мкг |
| Витамин C | 75 | 90 | 155 | 2000 г. | нет данных | нет данных | мг |
| Витамин Д | 10 | 15 | 15 | 100 | 100 | 100 | мкг |
| Витамин К | северо-восток | 120 | 70 | нет данных | нет данных | нет данных | мкг |
| α-токоферол (вит Е) | 12 | 15 | 13 | 1000 | 300 | 650-900 | мг |
| Тиамин (вит В 1) | 1,0 | 1,2 | 0,1 мг/МДж | нет данных | нет данных | нет данных | мг |
| Рибофлавин (вит В 2) | 1.1 | 1,3 | 2.0 | нет данных | нет данных | нет данных | мг |
| Ниацин * (вит В 3) | 12 | 16 | 1,6 мг/МДж | 35 | 10 | 60-85 | мг |
| Пантотеновая кислота (вит В 5) | северо-восток | 5 | 7 | нет данных | нет данных | нет данных | мг |
| Витамин В 6 | 1.1 | 1,3 | 1,8 | 100 | 25 | 40-60 | мг |
| Биотин (вит В 7) | северо-восток | 30 | 45 | нет данных | нет данных | нет данных | мкг |
| Фолиевая кислота (вит В 9) | 320 | 400 | 600 | 1000 | 1000 | 900-1000 | мкг |
| Кобаламин (вит В 12) | 2.0 | 2,4 | 5,0 | нет данных | нет данных | нет данных | мкг |
| холин | северо-восток | 550 | 520 | 3500 | нет данных | нет данных | мг |
| Кальций | 800 | 1000 | 1000 | 2500 | 2500 | 2500 | мг |
| Хлористый | северо-восток | 2300 | северо-восток | 3600 | нет данных | нет данных | мг |
| Хром | северо-восток | 35 | северо-восток | нет данных | нет данных | нет данных | мкг |
| Медь | 700 | 900 | 1600 | 10000 | 5000 | 10000 | мкг |
| Фтор | северо-восток | 4 | 3.4 | 10 | 7 | ____ | мг |
| Йод | 95 | 150 | 200 | 1100 | 600 | 3000 | мкг |
| Утюг | 6 | 18 (женщины) 8 (мужчины) | 16 (женщины) 11 (мужчины) | 45 | нет данных | 40-45 | мг |
| Магний * | 350 | 420 | 350 | 350 | 250 | 350 | мг |
| Марганец | северо-восток | 2.3 | 3.0 | 11 | нет данных | 11 | мг |
| Молибден | 34 | 45 | 65 | 2000 г. | 600 | 450-550 | мкг |
| Фосфор | 580 | 700 | 640 | 4000 | нет данных | 3000 | мг |
| Калий | северо-восток | 4700 | 4000 | нет данных | нет данных | 2700-3000 | мг |
| Селен | 45 | 55 | 70 | 400 | 300 | 330-460 | мкг |
| натрий | северо-восток | 1500 | северо-восток | 2300 | нет данных | 3000-3600 | мг |
| Цинк | 9.4 | 11 | 16,3 | 40 | 25 | 35-45 | мг |
* Ежедневные рекомендуемые количества ниацина и магния выше допустимого верхнего предела, потому что для обоих питательных веществ ULs определяют количества, которые не увеличивают риск побочных эффектов, когда питательные вещества потребляются в виде порции пищевой добавки. Добавки магния выше UL могут вызвать диарею. Добавка с ниацином выше UL может вызвать покраснение лица и ощущение тепла тела. Каждая страна или региональный регулирующий орган принимает решение о пределе безопасности ниже, когда могут возникнуть симптомы, поэтому ULs могут различаться в зависимости от источника.
EAR США Расчетные средние потребности.
Рекомендуемые диетические нормы RDA США; выше для взрослых, чем для детей, и может быть даже выше для беременных или кормящих женщин.
AI Адекватное потребление в США; AI устанавливаются, когда недостаточно информации для установки EAR и RDA.
Эталонное потребление PRI для населения является эквивалентом RDA в Европейском Союзе; выше для взрослых, 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) потребленной пищевой энергии.
Верхний предел Допустимый верхний уровень потребления.
ND UL не определены.
NEEAR, PRI или AI 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 свои питательные вещества из окружающей среды.
Растения поглощают углерод, водород и кислород из воздуха и почвы в виде углекислого газа и воды. Другие питательные вещества поглощаются из почвы (за исключением некоторых паразитических или плотоядных растений). Считая их, есть 17 важных питательных веществ для растений: 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, водорода и кислорода; азот, фосфор и сера также необходимы в относительно больших количествах. Вместе «Большая шестерка» представляет собой элементарные макроэлементы для всех организмов. Их источником являются неорганические вещества (например, углекислый газ, вода, нитраты, фосфаты, сульфаты, двухатомные молекулы азота и особенно кислорода) и органические вещества ( углеводы, липиды, белки ).
