Лекции для студентов

Лекционный материал по дисциплине “Пищевая химия” — Питание и пищеварение

Питание и пищеварение

Строение и функции пищеварительной системы

Нормальное функционирование организма человека определяется тремя основными факторами, к которым относятся потребление пищи, воды и наличие кислорода.

Совокупность процессов, связанных с потреблением и усвоением в организме входящих в состав пищи веществ, называется питанием.

Питание включает последовательные процессы поступления, переваривания, всасывания и усвоения в организме пищевых веществ, необходимых для покрытия его энергозатрат, построения и возобновления клеток и тканей тела и регуляции функций организма.

Пищеварение представляет собой совокупность процессов, связанных с расщеплением пищевых веществ на простые растворимые соединения, способные легко всасываться и усваиваться организмом.

Пищеварение протекает в три этапа:

полостное → мембранное (пристеночное) → внутриклеточное (всасывание)

Полостным является пищеварение, происходящее в пищеварительных полостях — ротовой, желудочной, кишечной, удаленных от секреторных клеток (слюнные железы, желудочные железы), которые синте­зируют пищеварительные ферменты. Этот вид пищеварения обеспечи­вает интенсивное начальное переваривание.

Мембранное (пристеночное) пищеварение осуществляется с помощью ферментов, локализованных на специальных структурах свободных поверхностей клеток (микроворсинках) в тонком кишечнике. Мембранное пищеварение осуществляет промежуточные и заключительные стадии гидролиза пищевых веществ.

Процессы пищеварения осуществляются у человека специальными, связанными между со­бой органами, совокупность которых образует пи­щеварительную систему (аппарат).

Пищеварительный аппарат человека включает пищеварительный канал (желудочно-кишечный тракт) длиной 8–12 м, в который вхо­дят в последовательной взаимосвязи ротовая по­лость, глотка, пищевод, желудок, двенадцатиперстная кишка, тонкий и толстый кишечник с прямой кишкой и основные железы — слюнные железы, печень, поджелудочная железа.

Основные пищеварительные процессы

В общем случае физические и физико-химические изменения пищи заключаются в ее размельчении, перемешивании, набухании, частичном растворении, образовании суспензий и эмульсий и низкомолекулярных продуктов расщепления.

В ротовой полости основными процессами переработки пищи явля­ются измельчение, смачивание слюной и набухание. При этом образуется пищевой комок. Продолжительность пере­работки пищи в полости рта 15–25 с. Под действием ферментов слюны в ротовой полости начинается гидролиз углеводов, однако из-за короткого времени последние расщепляются лишь частично.

Пищевой комок с корня языка через глотку и пищевод попадает в желудок, который представляет собой полый орган объемом в норме око­ло 2 дм³ со складчатой внутренней поверхностью, вырабатывающей слизь и поджелудочный сок кислотностью 1-3 ед. рН.

В желудке пищеварение продолжается в течение 3,5-10,0 ч. Здесь про­исходят дальнейшее смачивание и набухание пищевого комка, проник­новение в него желудочного сока.

В желудке присутствуют три группы ферментов: но работают только ферменты желудочного сока — протеазы, расщепляющие белки до полипептидов и желатина. Липазы и амилазы слюны из-за высокой кислотности в желудке практически не работают.

Из желудка пищевая масса, имеющая жидкую или полужидкую кон­систенцию, поступает в тонкий кишечник (общая длина 5–6 м), верхняя часть которого называется двенадцатиперстной кишкой.

В двенадцатиперстной кишке пища подвергается действию сока поджелудочной железы, желчи и сока, вырабатываемого слизистой оболочкой самой кишки. В двенадцатиперстной кишке пищеварение протекает в условиях щелочной среды (рН 7,8 — 8,2). При этом происходит гидролитическое расщепление большинства крупных молекул и продуктов их неполного гидролиза — белков, углеводов и жиров. Из двенадцатиперстной кишки пища переходит в конец тонкого кишечника.

В тонком кишечнике завершается разрушение основных компонентов пищи и происходит заключительный этап пищеварения — всасывание питательных веществ через многочисленные микроворсинки на эпителиальных клетках тонкого кишечника. Далее продукты пищеварения транспортируются в капилляры кровеносной системы и в лимфатические сосуды, расположенные в стенках кишечника.

В толстом кишечнике, длина которого составляет 1,5–4,0 м, пище­варение практически отсутствует. Здесь всасываются вода (до 95%), соли, глюкоза, некоторые витамины и аминокислоты, продуцируемые кишечной микрофлорой.

Кишечная микрофлора является важным органом вторичного пере­варивания пищи. Её основными функциями являются:

—синтез витаминов группы В, фолиевой и пантотеновой кислот, витаминов Н и К;

—метаболизм желчных кислот с образованием нетоксичных метаболитов;

—утилизация в качестве питательного субстрата некоторых токсичных для организма продуктов пищеварения;

—стимуляция иммунной реактивности организма.

Схемы процессов переваривания макронутриентов

Основными конечными продуктами гидролитического расщепления высокомолекулярных веществ, содержащихся в пище, являются моно­меры. Каждый из трех видов макронутриентов имеет свою схему процес­са переваривания.

Переваривание углеводов. Из углеводов у человека перевариваются, в основном, дисахариды и крахмал, содержащиеся в растительной пище, а также гликоген, содержащийся в пище животного происхождения. Этапы переваривания этих полисахаридов сходны. Оба полисахарида полностью расщепляются ферментами желудочно-кишечного тракта до составляющих их структурных блоков, а именно — до сво­бодной D-глюкозы. Процесс начинается во рту под действием амилазы слю­ны с образованием смеси, состоящей из мальтозы, глюкозы и олигосахаридов, а продолжается и заканчивается в тонком кишечнике под действием ами­лазы поджелудочной железы, поступающей в двенадцатиперстную кишку.

Переваривание белков. Белки пищи расщепляются ферментами в же­лудочно-кишечном тракте до составляющих их аминокислот. Переваривание белков осуществляется в результате последовательного действия сначала пепсина в кислой среде желудка, а затем трипсина и химотрипсина в тонком кишечнике при рН 7–8. Далее, короткие пепти­ды гидролизуются до свободных аминокислот, которые проникают в капил­ляры ворсинок тонкого кишечника и переносятся кровью в печень.

Переваривание жиров. Этот процесс осуществляется, главным обра­зом, в тонком кишечнике липазой поджелудочной железы, поступаю­щей в виде зимогена (пролипазы), который только в кишечнике превра­щается в активную липазу. В присутствии желчных кислот активная липаза катализирует гидролиз триацилглицерина с отщеплением крайних ацилов и образованием смеси свободных высших жирных кислот в виде мыл (калиевых и натриевых солей) и 2-моноацилглицеринов, которые эмульгируются при помощи желчных кислот и всасываются через ворсинки тонкого кишечника.

Водорастворимые витамины, вода и минеральные вещества непосредственно всасываются из тонкого кишечника в кровь.

За исключением большей части триацилглицеринов, питательные ве­щества, поглощенные в кишечном тракте, поступают в печень, которая является основным центром распределения питательных веществ, где са­хара, аминокислоты и некоторые липиды подвергаются дальнейшим пре­вращениям и распределяются между разными органами и тканями.