Нутрициология и клиническая диетология

Липиды - это сложная смесь органических веществ, выделяемых из объектов растительного, животного и микробиологического происхождения. Они не растворимы в воде и хорошо растворимы в ряде органических растворителей (диэтиловом эфире, бензине, бензоле, хлороформе и др.).

Состав липидов исключительно сложен и зависит от источника получения, методов выделения и многих других факторов. Поэтому до настоящего времени отсутствует единое, принятое всеми определение этой группы биоорганических соединений и их строгая научная классификация. Большинство исследователей относят к липидам природные производные высших жирных кислот (ЖК), спиртов и альдегидов, связанные сложноэфирной, простой эфирной, амидной и гликозидной связями. К липидам относятся сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и высокомолекулярных ЖК - ацилглицерины (глицериды), воски, фосфо- и гликолипиды, сфинголипиды. В группу липидов иногда включают жирорастворимые пигменты (каротиноиды, хлорофиллы), стерины, жирорастворимые витамины (А, Е, D, К), продукты незавершенного биосинтеза липидов и вещества, образовавшиеся в результате разнообразных превращений липидов.

Наиболее целесообразно классифицировать липиды в зависимости от их химической природы (простые и сложные), биологических функций (структурные, запасные и защитные липиды), а также по отношению к некоторым реагентам, например к щелочам (омыляемые и неомыляемые).

Простые липиды не содержат азота, фосфора и серы. К ним относят нейтральные липиды - производные высших ЖК, одно-, двух- и многоатомных спиртов, альдегидов (ацилглицерины, эфиры диолов, воски, алкильные липиды, плазмало-гены), а также их структурные компоненты (спирты, карбоновые кислоты).

В состав сложных липидов входят фосфолипиды (ФЛ) и сфинголипиды. В состав простых и сложных липидов могут входить гликолипиды, содержащие в качестве структурных компонентов углеводные фрагменты.

К группе омыляемых липидов относят простые и сложные липиды, которые при взаимодействии с щелочами гидролизуются с образованием солей высокомолекулярных ЖК, получивших название «мыла». К группе неомыляемых липидов относят соединения, не подвергающиеся щелочному гидролизу (стерины, жирорастворимые витамины, простые эфиры и т.д.).

По своим функциям в живом организме липиды делятся на структурные и запасные. Структурные липиды (главным образом ФЛ) образуют сложные комплексы с белками (липопротеины, ЛП) и углеводами (гликолипиды), из которых построены мембраны клетки и клеточных структур, и участвуют в разнообразных процессах, протекающих в клетке. Кроме ФЛ в состав структурных липидов входят глико-, сульфо- и некоторые другие липиды.

Запасные липиды (в основном ацилглицерины) являются энергетическим резервом организма и участвуют в обменных процессах. В растениях они накапливаются в семенах и плодах (табл. 3-1), у животных и рыб - в подкожных жировых тканях и тканях, окружающих внутренние органы, в печени, мозговой и нервной тканях. Содержание запасных липидов зависит от вида и возраста животного или рыбы, типа его питания и в отдельных случаях составляет 95-97% всех выделяемых липидов [1]. Особую группу по своим функциям в живом организме составляют защитные липиды растений - воски и их производные, покрывающие поверхность листьев, семян и плодов.

Простые липиды. Основными представителями группы простых липидов являются ацилглицерины (глицериды), алкильные липиды, плазмалогены и гликолипиды.

Ацилглицеринами (глицеридами) называются сложные эфиры глицерина и высокомолекулярных карбоновых кислот, составляющие основную массу липидов (в отдельных случаях 95-97%), называемых жирами (греч. lipos - «жир»).

Состав жиров формируется триацилглицеринами или триглицеридами (ТГ), а также ди- и моноглицеридами. Наиболее распространенными в составе жиров (основные кислоты жиров) являются карбоновые кислоты неразветвленного строения, содержащие четное число (от 12 до 18) атомов углерода, называемые жирными. Многие жиры в небольшом количестве содержат также низкомолекулярные кислоты состава C₂-С₁₀ и высокомолекулярные кислоты состава C₂₀-С₂₂; кислоты с числом атомов углерода свыше 24 присутствуют в восках (табл. 3-2).

*Встречаются в восках.

В составе ТГ наиболее распространенных жиров и масел в значительном количестве присутствуют ненасыщенные ЖК (С₁₈), содержащие 1-3 двойные связи: олеиновая, линолевая и линоленовая. В жирах животных присутствует арахидоновая кислота (С₂₀), содержащая четыре двойные связи, в жирах рыб и морских животных обнаружены кислоты с пятью, шестью и более двойными связями. Большинство ненасыщенных ЖК (липидов) имеет цисконфигурацию, двойные связи у них изолированы или разделены метиленовой (-СН₂-) группой. ЖК, включающие гидрокси-, оксо- и эпоксигруппы, в большинстве природных объектов встречаются в незначительных количествах. Исключением является рицинолевая кислота (12-гидрокси-9-октадеценовая кислота), содержание которой достигает в касторовом масле 85%. Природные жиры и масла содержат смешанные ТГ, включающие остатки различных кислот. По ненасыщенности их делят на четыре группы: GSU₂ - мононасыщенные; G_S2U - динасыщенные; GS₃ - тринасыщенные и GU₃ - ненасыщенные (G - остаток глицерина; S - остаток насыщенной и U - ненасыщенной кислоты), причем в природных растительных ТГ 1-е и 3-е положения заняты предпочтительно остатками НЖК, 2-е - ненасыщенными ЖК.

Алкильные липиды и плазмалогены - нейтральные липиды с простой эфирной связью, содержащие в качестве структурного компонента глицерин. Алкильные липиды представляют собой производные высших спиртов алифатического ряда (структурные формулы I и II), а плазмалогены (1-алкенильноэфир-ные липиды) являются производными высших жирных альдегидов (структурная формула III). Большинство алкильных липидов присутствует в природных объектах в виде диацильных производных (II). В состав их молекул входят высокомолекулярные спирты с неразветвленной цепочкой, содержащие четное число углеродных атомов в молекуле.

Наиболее распространены спирты алкильных липидов: гексадеканол, окта-деканол, 9-октадецен-1-ол (табл. 3-3). Они обнаружены в растениях, животных (особенно морских) и микроорганизмах. В составе нейтральных плазмалогенов (альдегидогенные липиды) присутствует винильноэфирная группировка -О-СН=СН-, поэтому при их гидролизе образуются альдегиды. Они обнаружены в липидах млекопитающих, молочном жире, желтке яйца, липидах морских животных. Альдегиды, участвующие в построении плазмалогенов, содержат обычно 16-18 атомов углерода и имеют неразветвленные углеродные цепочки.

ИЮПАК - систематическое название вещества по номенклатуре Международного союза теоретической и прикладной химии

Восками называются сложные эфиры высокомолекулярных одноосновных кислот и высокомолекулярных одноатомных спиртов. В состав восков входят ЖК, содержащие 24-32 атома углерода, и спирты, углеродная цепочка которых состоит из 14-30 атомов углерода (табл. 3-3). Растительные воски: воски, покрывающие листья пальм (карнаубский воск), липиды риса и подсолнечника. Животные - спермацет и спермацетовое масло, шерстяной жир; из насекомых - пчелиный воск. Пчелиный воск получают из сот вытапливанием или экстракцией после удаления меда. Он состоит из эфиров кислот С₂₆-С₃₀ и спиртов C₁₄-С₃₁ и содержит до 15% углеводородов. Ископаемые воски (горный воск, воск бурых углей) включают до 70% сложных эфиров кислот и спиртов с числом атомов углерода больше 24.

Большая часть восков - твердые, упругие вещества, нерастворимые в воде и при комнатной температуре - во многих органических растворителях.

Гликолипиды - группа нейтральных липидов, в состав молекул которых входят остатки моноз. Они содержатся в растениях, животных и микроорганизмах, участвуют в построении мембран, формировании клейковины пшеницы, определяющей хлебопекарное достоинство муки. В построении их молекул участвуют D-галактоза, D-глюкоза, уроновые кислоты.

Сложные липиды

Фосфолипиды - наиболее разнообразная и важная группа сложных липидов, структурными компонентами которых являются фосфорная кислота, насыщенные и ненасыщенные ЖК (НЖК), альдегиды, спирты (глицерин, диолы, миоинозит, сфингозин), азотистые основания (холин, этаноламин), АК, связанные между собой сложной или простой эфирной или амидной связью. Их много в нервной и мозговой тканях (до 30%). Среднее содержание ФЛ в зерне и семенах некоторых культур приведено в табл. 3-4.

Они участвуют в построении мембран клеток и субклеточных структур, выполняя роль «несущих конструкций», способствуют переносу химических веществ и др. ФЛ подразделяют на три группы: глицерофосфолипиды, диольные ФЛ, сфинголипиды. В построении молекул первой группы соединений участвует глицерин, второй - диолы, третьей - сфингозин. Представители первой и третьей групп наиболее распространены и играют особо важную роль в живых организмах. ЖК из ФЛ имеют четное число углеродных атомов, соединенных в неразветвленную цепь. Содержание кислот изостроения и с нечетным числом углеродных атомов выше, чем в простых, нейтральных липидах. ФЛ растений отличается повышенным содержанием ненасыщенных ЖК, а животных - повышенным содержанием НЖК.

Среди природных ФЛ наиболее распространены фосфатидилхолины и фосфа-тидилэтаноламины. В молекуле первых «Х» представлен остатком аминоспирта холина - [HO-СH₂-СH₂-N+(СН₃)₃](OH-). В ФЛ масличных семян и животных содержание фосфатидилхолинов достигает 30-50%. В молекулах фосфатидил-этаноламинов (их ранее неправильно называли кефалинами) содержится остаток аминоспирта - этаноламина НО-CH₂-CH₂-NH₂. Содержание фосфатидилэтано-ламинов в ФЛ масличных семян и животных тканях составляет 20-25%.

В молекулах фосфатидилинозитов «X» представлен остатком циклического спирта гексагидроксициклогексана (инозита). Из восьми его возможных изомеров в фосфатидилинозитах обнаружена только одна форма - миоинозит. В молекулах фосфатидилинозитов может содержаться один (монофосфатидилинозит) или несколько остатков миоинозита. В состав другой группы ФЛ входит фосфатидил-серин. В тканях живых организмов фосфатидилсерины присутствуют в виде солей калия, натрия и магния.

Сфинголипиды - группа сложных липидов, основой молекулы которых являются алифатические аминоспирты сфингозин и церебрин, с которыми связаны азотистые основания, фосфорная кислота, ЖК, АК, монозы. Сфинголипиды широко представлены в живом организме, участвуют в построении мембран, в сложных процессах, связанных с нервной деятельностью, и делятся на две большие группы: фосфорсодержащие сфинголипиды и гликосфинголипиды.

Физические и химические свойства. ТГ - жидкости или твердые вещества без цвета, вкуса и запаха, нерастворимы в воде, но хорошо растворимы в органических растворителях. Плотность ТГ составляет 900-980 кг/м³ при 15 °С. Растительные масла содержатся в плодах и семенах сои, арахиса, хлопка, подсолнечника, конопли, рапса, оливкового дерева, пальмы, льна, какао и других культур. Их извлекают также из маслосодержащих отходов некоторых производств: кукурузных зародышей, рисовой мучки, семян косточковых плодов, виноградных косточек. Твердые растительные масла (масло какао, пальмовое и пальмоядровое масла) отличаются относительно высоким содержанием НЖК (лауриновой, миристиновой, пальмитиновой, стеариновой), жидкие - высоким содержанием ненасыщенных ЖК (олеиновой, линолевой, линоленовой). По отношению к окисляющему действию кислорода жидкие растительные масла условно подразделяются на три группы: высыхающие, полувысыхающие, невысыхающие. Животные жиры подразделяют на жиры наземных животных (говяжий, свиной и бараний), молочные жиры и жиры морских млекопитающих и рыб (табл. 3-5).

*Индексы 0, 1, 2, 3 указывают на количество двойных связей в молекуле кислоты.

Получение и переработка жиров и масел

Общая схема производства и переработки жиров и масел приведена на рис. 3-1.

Основной способ получения животных жиров - вытапливание их из жиросо-держащих тканей. Различают мокрую вытопку и сухую. При извлечении масла из высокомасличного сырья часть его может быть получена прессованием, а оставшееся количество - экстрагированием с помощью растворителя (рис. 3-2).

Полученное «сырое» масло содержит значительное количество примесей. Очистка масла называется рафинацией (рис. 3-3). После очистки от примесей «рафинированное» масло может использоваться как пищевой продукт или подвергаться дальнейшей переработке: смешиванию с другими маслами (купажированию) с целью оптимизации ЖК состава, гидрированию с образованием саломасов, переэтерификации для получения разнообразных жиров с заданными свойствами (рис. 3-2).

Продукты переработки природных жиров и масел используются в качестве исходного сырья в технологиях различных видов масложировой продукции (майонезов, соусов, маргаринов, спредов, заменителей молочного жира, специализированных жиров, например кулинарных и кондитерских).

Гидрирование (гидрогенизация) масел предназначено для превращения жидких растительных масел в твердые или полутвердые жиры, применяемые в производстве различных пищевых продуктов (маргаринов, спредов, кондитерских изделий) (рис. 3-3).

Переэтерификация и гидропереэтерификация жиров и масел позволяют из высокоплавких животных жиров и их смесей с растительными маслами получить жиры с любым составом и свойствами. Полученные продукты не содержат, в отличие от саломасов, нежелательных транс-изомеров и обладают высокой физиологической ценностью.

При получении, переработке и хранении жиры и масла могут подвергаться нежелательным химическим превращениям, вызывающим ухудшение их качества. Такими процессами являются окисление и гидролиз.

Окисление жиров и масел, содержащих ацилы НЖК, происходит под действием кислорода воздуха с образованием первичных и вторичных продуктов окисления - карбонильные и карбоксильные соединения и их производные, в частности продукты полимеризации. С увеличением степени непредельности ЖК скорость их окисления возрастает. Из природных антиокислителей наиболее активными являются токоферолы. Накопление продуктов окисления в маслах и жирах приводит к снижению пищевой ценности, а некоторые из продуктов окисления оказывают вредное влияние на организм человека.

Гидролиз ТГ с образованием сначала ди-, затем моноглицеридов и в конечном счете ЖК и глицерина может происходить в присутствии катализаторов - фермента липазы, кислот, щелочей или сульфокислот, ускоряться при высоких температурах (220-260 °С) и давлении (25?60 × 106 Па). Гидролитический распад липидов зерна, муки, крупы и других жиросодержащих пищевых продуктов является одной из причин ухудшения их качества и в конечном счете порчи. Особенно ускоряется этот процесс повышением влажности хранящихся продуктов и температуры хранения.

Анализ липидов и продуктов их превращений является сложной задачей, требующей применения, наряду с химическими методами, современных физико-химических методов (хроматографии, спектроскопии, рентгеноструктурного анализа и др.). Их выделение удается осуществить, экстрагируя органическими растворителями (диэтиловым эфиром, бензином) или их смесями. В практике пищевой промышленности состав и качество жиров и масел характеризуют с помощью разнообразных «чисел». Наибольшее значение имеют такие показатели, как кислотное число, число омыления, йодное число [1].

Липиды широко распространены в природе. Вместе с белками и углеводами они составляют основную массу органических веществ всех живых организмов, являются обязательным компонентом каждой клетки, выполняя две основные функции: структурных компонентов биологических мембран и запасного энергетического материала. Жиры относятся к макронутриентам, среднесуточная потребность человека в которых составляет 60-154 г/сут [Приложение 1]. Средний рекомендуемый уровень содержания жиров в рационе современного человека не должен превышать 30% (от калорийности рациона) для большинства групп населения, кроме жителей Севера, для которых этот показатель увеличен на 15%. В соответствии с современными требованиями нутрициологии необходимо, чтобы примерно 1/3 часть жиров была представлена жирами растительного и морского происхождения - носителями ПНЖК различных семейств. В растительных маслах, помимо моно- и полиненасыщенных ЖК (МНЖК и ПНЖК), содержатся и такие биологически активные антиатерогенные компоненты, как ФЛ, сквален, фитостерины и фитостанолы.

Жиры играют важную роль в формировании органолептических свойств пищевых продуктов. Они участвуют в формировании текстуры продуктов, влияют на их вкус и аромат, обеспечивают привлекательное сенсорное восприятие продукта.

По усвояемости жиры и масла можно разделить на три группы: жиры и масла с температурой плавления ниже температуры тела человека, которые усваиваются на 97-98%; жиры с температурой плавления выше 37 °С, усваивающиеся на 90%, и жиры с температурой плавления 50-60 °С, усвояемость которых составляет 70-80% [2].

Жиры в эмульгированном виде усваиваются лучше. Относительно хорошо эмульгирован жир молока. Трудноусвояемые липиды (например, липиды из блюд, приготовленных из свинины) эмульгируются только в тонком кишечнике с помощью солей желчных кислот и ФЛ желчи и атакуются липазами поджелудочной железы.

Жиры и жироподобные вещества выполняют шесть важных функций.

Переваривание жиров и масел начинается уже в желудке благодаря наличию небольших количеств липаз слюны и желудочного сока, однако основной процесс происходит в тонком кишечнике с помощью липаз панкреатического сока, секретируемого поджелудочной железой. Желчные кислоты, обладающие детергентными свойствами, эмульгируют нерастворимые в водной среде ТГ, подготавливая их к действию панкреатической липазы. В процессе мембранного (пристеночного) пищеварения на поверхности стенок кишечника, покрытых большим количеством складок, ворсинок и микроворсинок, моноацилглицерины частично подвергаются действию кишечной моноглицеридлипазы. Основные продукты гидролиза жиров - ЖК и 2-моноацилглицерины, в состав которых входят ЖК с длинной цепью, - эмульгируются и переносятся солями желчных кислот к стенкам слизистой оболочки кишечника (рис. 3-4).

В клетках слизистой оболочки тонкого кишечника ЖК с длинной цепью активируются коферментом А и участвуют в ресинтезе новых, специфичных для данного организма ТГ, которые формируют ЛП - хиломикроны, и транспортируются в лимфатические сосуды и капилляры кровеносной системы. По этому пути переносится и ХС. Желчные кислоты при этом освобождаются, всасываются в нижнем отделе тонкого кишечника, возвращаются в печень, оттуда повторно секретируются в составе желчи в верхние отделы тонкого кишечника, где обеспечивают переваривание следующих порций жира. ЖК со средней и короткой длиной цепи, а также глицерин в свободном виде поступают в кровь и попадают в печень через воротную вену, минуя стадию повторного синтеза ТГ и образования хиломикронов [4]. Продукты расщепления попадают сначала в лимфу, а затем в кровь и в печень (рис. 3-5) [5].

Энергетическая функция жиров реализуется в ходе использования свободных ЖК в качестве субстрата в реакциях энергетического обмена в печени. В ходе других метаболических процессов ЖК взаимодействуют с белками с образованием ЛП плазмы крови, которые транспортируют липиды в жировую ткань. ЖК состав жировой ткани отражает состав пищевого жира, потребляемого человеком ранее. В ней откладываются неутилизированные количества ТГ в качестве запасных источников энергии [6]. Кроме того, свободные ЖК плазмы крови переносятся в сердце и скелетные мышцы в качестве источника энергии [7].

Жирные кислоты

Одним из главных структурных компонентов пищевых жиров являются ЖК, подавляющее большинство которых состоит из четного числа атомов углерода от 4 до 24, имеет неразветвленное строение. Углеводородные радикалы ЖК могут быть насыщенными и ненасыщенными - содержать одну или несколько двойных связей, как правило, в цисконфигурации. Кислоты, содержащие 16 и более углеродных атомов, называются высшими жирными кислотами. Принято классифицировать ЖК по длине углеводородного радикала и по наличию или отсутствию кратных связей в определенном количестве и конфигурации. Среди НЖК различают кислоты с короткой (С₄-С₆), средней (С₈-С₁₀) и длинной (С₁₂ и более) цепью. НЖК, имеющие двойную связь, подразделяют на МНЖК и ПНЖК (две и более двойные связи). Наибольший интерес представляют ПНЖК и НЖК со средней длиной цепи.

ПНЖК - это природные карбоновые кислоты, углеродная цепь которых содержит несколько двойных связей. Общее число атомов углерода в ПНЖК колеблется в пределах от 12 до 24; большинство молекул природных ПНЖК имеют цис-конфигурацию.

Общая формула ПНЖК представлена ниже:

СН₃ - (СН₂)_Х - (СН = СН - СН₂)_У - (СН₂)_Z - СООН, где х = 1, 4, 5, 7; у = 1 γ 6; z = 0 - 7.

В настоящее время широко применяется классификация ЖК, основным классификационным признаком которой служит месторасположение первой двойной связи со стороны метильной СН₃-группы, называемой ω-концом молекулы ЖК. Иногда букву «ω» заменяют буквой «n» без изменения ее смыслового значения (порядковый номер атома углерода, считая от концевой СН₃-группы, содержащий первую двойную связь). Подобные группы кислот называются семействами. Известны семейства ω-3, ω-6, ω-7, ω-9 ЖК [11]. Установлено, что наиболее эффективное позитивное воздействие на организм человека оказывают представители семейств ω-3 и ω-6, у которых первые двойные связи, если считать от СН₃-группы, находятся между третьим и четвертым, а также шестым и седьмым атомами углерода. Представители кислот семейств ω-3 и ω-6 (табл. 3-6) содержатся во многих жирах, особенно в маслах (табл. 3-7).

Линолевая (ЛК, ω-6) и линоленовая (ЛНК, ω-3) кислоты являются незаменимыми (эссенциальными), так как могут поступать только с пищей (иногда их называют витамином F), синтезируются в растениях и некоторых животных (в рыбе и других морских организмах) из олеиновой кислоты путем последовательного дегидрирования. Важнейшим метаболитом ЛК является арахидоновая кислота, ее биосинтез непосредственно связан с поступлением в организм незаменимой линолевой кислоты.

Пути метаболизма ЛК и ЛНК различны и протекают раздельно (рис. 3-6).

Представители семейств ω-6 и ω-3 не превращаются друг в друга, а образуют самостоятельные ряды метаболитов. В ходе катализируемых ферментами реакций удлинения и дегидрирования из ЛК образуются другие кислоты ряда ω-6, в том числе γ-ЛНК и арахидоновая, а из ЛНК - кислоты ряда ω-3, включая эйкозапентаеновую и докозагексаеновую [8]. Промежуточные и конечные продукты метаболизма ПНЖК выполняют самостоятельные функции в организме в клеточных мембранах [11].

ПНЖК включаются в липидный бислой клеточных мембран, регулируя их микровязкость, проницаемость, электрические свойства, принимают участие в синтезе структурных компонентов клеточных мембран и обеспечивают их устойчивость к повреждающим воздействиям различного характера. Добавление в пищу ПНЖК оказывает положительное действие на стабильность клеточных и субклеточных мембран и улучшает протекание окислительных процессов в цикле Кребса [Европейская директива о продуктах оздоровительного действия ЕС 1924/2006]. ПНЖК обеспечивают ускорение метаболизма ХС в печени за счет активации лецитинхолестеринацилтрансферазы и помогают его выведению из организма, способствуют уменьшению образования атерогенных фракций ЛП, повышают эластичность и снижают проницаемость сосудистой стенки, предотвращают развитие тромбоза. Доказана обратная связь между потреблением ПНЖК, уровнем ХС в крови и печени и смертностью от ишемической болезни сердца (ИБС) [12].

ПНЖК участвуют в синтезе вырабатываемых организмом гормоноподобных химических веществ - эйкозаноидов, многие из которых также называются простагландинами. В организме человека ПНЖК ω-3 оказывают гиполипиде-мическое, гипотензивное, тромболитическое, противовоспалительное, иммуно-корригирующее действие, уменьшают вероятность неврологических нарушений, улучшают качество зрения [13]. При недостатке в пище ПНЖК ω-3 их место занимают ω-6 кислоты, как правило, потребляемые в достаточных количествах (в частности, ЛК, содержащаяся в подсолнечном, кукурузном и соевом маслах, наиболее распространенных в пищевых рационах). Целесообразно включать в питание больных и здоровых людей дополнительное количество растительного масла с высоким содержанием ЛНК (льняное, рапсовое, соевое).

В то же время потребление ПНЖК существенно повышает потребность организма в антиоксидантах, особенно в витамине Е. Рекомендуемое в настоящее время соотношение ПНЖК семейств ω-6:ω-3 в рационе здорового человека составляет (5-10):1, в лечебном питании - (3-5):1. Рекомендуемые уровни потребления ЖК представлены в табл. 3-8. Количество ПНЖК должно составлять 6-10% от общей калорийности ежедневного рациона. Увеличение количества ПНЖК в рационе свыше 10% нецелесообразно, поскольку высокая степень их насыщенности может стать причиной активации процессов перекисного окисления липидов в организме [14]. Оптимальным считается потребление ЛК в количестве 5-8% от общей калорийности рациона. Рекомендуемый уровень потребления ПНЖК семейства ω-3 колеблется в интервале 0,8-1,6 г/сут и составляет до 1-2% от общей калорийности рациона.

НЖК со средней длиной цепи. К ним относят каприловую (С₈) и каприновую (С₁₀) кислоты. Они встречаются в пальмоядровом и кокосовом маслах, небольшое количество их присутствует в молочном жире (табл. 3-9).

Эти кислоты занимают особое место в ряду благодаря принципиально иному пути метаболизма и усвоения. В отличие от ТГ длинноцепочечных жирных кислот, ТГ со средней длиной цепи легче гидролизуются в кишечнике без участия желчи и быстро всасываются, так как не участвуют в мицеллообразо-вании, обеспечивающем всасывание ХС. Кислоты в свободном виде поступают в кровь и попадают в печень через воротную вену, минуя стадию повторного синтеза ТГ и образования хиломикронов. В печени эти кислоты сразу окисляются с выделением энергии, без участия L-карнитина, они не откладываются в жировую ткань. Энергетическая ценность ТГ среднецепочечных ЖК ниже, чем с длинной цепью (6 вместо 9 ккал/г). Включение в рацион лиц с ожирением масел, содержащих ЖК со средней длиной цепи, предотвращает накопление жировых отложений [6], способствует снижению уровня ХС крови. ПНЖК входят в состав ФЛ, антиоксидантный эффект которых проявляется в снижении образования канцерогенных перекисных продуктов в сыворотке крови (табл. 3-10) [15].

Стерины часто рассматривают как липидоподобные вещества и относят к группе неомыляемых липидов [16]. По своему химическому строению они относятся к группе стероидов, к которой принадлежат желчные кислоты и их соли, гормоны коры надпочечников и половые гормоны, витамин D, сердечные гликозиды и др. Существуют стерины животного (зоостерины) и растительного (фитостерины) происхождения, стерины грибов (микостерины) и микроорганизмов. В организме человека присутствует холестерин (холестерол, холестен-5-ол-3β) - мононенасыщенный стерин, с двойной связью между 5-м и 6-м атомами углерода и гидроксильной группой в β-конфигурации у 3-го атома углерода. ХС был открыт в 1815 г. Его название происходит от греч. chole - «желчь», так как ХС является основной составной частью желчных камней, образующихся в желчных протоках человека. Существует два основных способа поступления ХС в организм человека: экзогенный путь (в составе пищи), обеспечивающий 15-20% этого вещества; ХС содержится в пищевых продуктах животного происхождения, особенно в печени, почках и мозгах животных (табл. 3-11); эндогенный путь, при котором ХС синтезируется в печени и при обновлении клеток кишечника в количестве около 800 мг в день. Такой путь - преобладающий и обеспечивает 80-85% поступления ХС.

Общее содержание ХС в организме человека около 140 г, из расчета примерно 2 г ХС на 1 кг веса, хотя в отдельных источниках средним считается количество, равное 250 г при массе тела 65 кг [4]. Ежедневно организм расходует примерно 1000-1200 мг ХС. В кишечнике всасывается не более 300-500 мг ХС в сутки, примерно 100 мг расходуется на синтез стероидных гормонов, избыточное количество выводится через пищеварительный тракт и немного - через сальные железы. При нормальном обмене веществ соблюдается баланс суммарного количества экзогенного и эндогенного ХС. Биосинтез ХС в печени подавляется при его избыточном поступлении с пищей и при голодании и, наоборот, стимулируется при высоком содержании в пище НЖК.

В организме человека ХС в наибольшем количестве находится в печени, почках, стенках кишечника, плазме крови и других органах. Он выполняет важные физиологические функции: участвует в образовании клеточных мембран (составляет 7-17% от суммы липидов), наряду с ТГ инициирует выделение желчи из желчного пузыря в кишечник и участвует в образовании солей желчных кислот. В печени вместе с жирами и белками он участвует в формировании различных типов комплексов - хиломикронов и ЛП, которые классифицируются на основе содержания в них белков. В транспорте ХС участвуют ЛП высокой плотности (ЛПВП), характеризующиеся относительно высоким содержанием белков, и ЛП низкой плотности (ЛПНП) с относительно низким содержанием белков. В структуре питания жителей развитых стран потребление ХС выше нормы и достигает 500 мг в день. Калорийность питания и избыточная масса тела серьезно влияют на количество эндогенно синтезируемого ХС, которое увеличивается на 20 мг с каждым лишним килограммом. Соответственно повышается концентрация в плазме крови уровня холестерина и холестерина ЛПНП [17].

Структурными аналогами ХС растительного происхождения являются фито-стерины (ФС) и их насыщенные формы - фитостанины (станины, станолы). ФС имеют ту же циклическую структурную основу, что и ХС. Менее распространенный класс родственных соединений в растениях - фитостанины (станины, станолы) - продукты гидрирования ФС. В растениях найдено более 40 типов стеринов, в основном β-ситостерин, стигмастерин и кампестерин. В развитых странах с преобладанием типичного западного питания средний уровень потребления ФС составляет 150-450 мг/сут, большей частью в составе растительных масел, злаковых, фруктов и овощей (табл. 3-12).

В нашей стране с 2008 г. определен рекомендуемый уровень потребления фито-стеринов, который составляет 300 мг/сут [Приложение 1]. Потребление станинов (станолов) значительно ниже, чем стеринов (~25-50 мг в день), их источниками служат кукуруза, пшеница, рожь и рис. В табл. 3-13 приведены сведения о потреблении стеринов в разных странах [18].

Физиологическая роль ФС в организме человека рассматривается с точки зрения их способности снижать уровень ХС в крови путем ингибирования всасывания в кишечнике экзогенного и эндогенного ХС, что обусловлено двумя причинами: блокада этерификации ХС, уменьшающая его растворимость и адсорбцию в клетках кишечника; конкуренция с ХС за соединение в «смешанных мицеллах», содержащих ФЛ и соли желчных кислот, куда ХС должен входить для адсорбции в кровотоке. ХС минимально растворим в этих мицеллах, и замещение ФС (и станинами) предотвращает его адсорбцию.

Показано снижение уровня ХС ЛПНП на 10-20% после потребления 2-3 г ФС в день. В то же время отмечено, что потребление свыше 3 г ФС и их производных в день не усиливает основной позитивный эффект и даже может вызвать снижение всасывания β-каротина, ликопина и α-токоферола. В Национальной образовательной программе по холестерину США (National Cholesterol Education Program III - NCEP III) рекомендовано ежедневное потребление 2-3 г ФС и их производных. Согласно эпидемиологическим исследованиям, снижение концентрации холестерина ЛПНП на 0,3-0,5 ммоль/л может снизить риск ССЗ на 25%. Такое снижение уровня ХС ЛПНП достигается потреблением 2 г растительных стеринов в день [19].

Величины адекватных и верхних допустимых уровней потребления жиров и жирорастворимых ингредиентов приведены в табл. 3-14.

Транс-изомеры жирных кислот

Известны два основных вида изомерии: структурная и пространственная. Структурные изомеры различаются строением углеродной цепи, расположением двойных связей и функциональных групп. Пространственные изомеры при одинаковой структуре различаются расположением атомов в пространстве. К этому виду изомеров относятся оптические изомеры, вращающие плоскость поляризации света на одинаковый угол в противоположных направлениях (для большинства природных ЖК оптическая изомерия нехарактерна), и геометрические изомеры - цис- и транс-изомеры НЖК.

В цис-изомерах атомы и группы при двойной связи располагаются по одну сторону плоскости связи, а в транс-изомерах - по разные стороны. Трансизомеры жирных кислот (ТЖК) более энергетически устойчивы, чем цис-изомеры. В природе НЖК существуют в основном в цис-форме. В природных источниках содержание ТЖК относительно невелико (1-5% от суммы всех ЖК), в натуральном сливочном масле разных марок содержится от 0,6 до 4,2%. ТЖК обнаруживаются практически во всех органах и тканях человека в количестве 2,4-2,9%, в женском молоке - 1-7% [20]. Они поступают со сливочным маслом, молочными продуктами, мясом и жиром крупного рогатого скота (жвачных), потребляемыми практически каждый день, и в основном в составе жировых продуктов, если они подвергались некоторым видам переработки (гидрогенизация жиров, дезодорация растительных масел). Гидрированные жиры, растительные масла и, в отдельных случаях, молочный жир входят в рецептурный состав жировой основы маргаринов, которые используются в пищу, для приготовления мучных и кондитерских изделий, замороженных полуфабрикатов, продуктов быстрого приготовления и т.д.

Данные в табл. 3-15 свидетельствуют о преобладании ТЖК во фритюрных жирах и продуктах, изготовленных с их применением.

Данные на 2000 г. о содержании ТЖК в жирах и растительных маслах представлены в табл. 3-16.

Исследования более 150 видов отечественных и импортных жировых и жиро-содержащих продуктов показали присутствие в них ТЖК в интервале 0,1-25,7%. Негативное влияние ТЖК на здоровье обусловлено особенностями их метаболизма в организме человека. Транс-конфигурация препятствует их нормальному использованию организмом (β-окислению), они более инертны, менее активно участвуют в обмене веществ. Метаболические превращения ТЖК подобны превращениям насыщенных жирных кислот. Транс-изомеры не только не превращаются в обычные метаболиты цис-кислот, но и препятствуют их образованию, обусловливая дефицит незаменимых жирных кислот. Например, из транс-транс-ЛН не образуется арахидоновая кислота - важнейший компонент биологических мембран и предшественник необходимых регуляторных веществ - эйкозаноидов и простагландинов, которые необходимы для нормального функционирования клетки [21].

ТЖК нарушают деятельность ферментных систем, в частности фермента цито-хромоксидазы, играющей ключевую роль в обезвреживании химических веществ и канцерогенов, попадающих в организм человека. Показано их влияние на изменение структуры ФЛ мембран, миелиновой оболочки нервных клеток [22]. Даже потребление 1,3 г ТЖК на 1000 ккал в день увеличивает степень риска возникновения ССЗ. Опасность их использования в питании сопряжена со значительным повышением уровня общего ХС и ЛПНП, а также снижением уровня антиатерогенного ХС ЛПВП. Многие исследователи считают, что ТЖК являются наиболее атерогенными среди всех видов ЖК, включая НЖК [23, 24]. Замена 2% энергии, получаемой за счет потребления жиров, содержащих ТЖК, на энергию, получаемую за счет свободных от транс-изомеров ненасыщенных жиров, снижает риск ИБС на 53%. Для сравнения: замена насыщенных жиров на свободные от ТЖК в количестве, эквивалентном 5% и более их калорийности, снижает риск ИБС на 43%.

Потребление ТЖК ведет к развитию атеросклероза, стенокардии, инфаркта миокарда, аритмии и сердечной недостаточности. Существует положительная корреляция между потреблением продуктов, содержащих гидрированные жиры (маргаринов, мучных кондитерских изделий и др.), накоплением ТЖК в клетках жировой ткани и частотой случаев острого инфаркта миокарда. Предполагают связь развития болезни Альцгеймера с ТЖК и НЖК. ТЖК ослабляют иммунитет, способствуют образованию тромбов в кровеносных сосудах, вызывают бесплодие у мужчин и женщин, повышают риск возникновения диабета 2-го типа. ФАО/ ВОЗ рекомендовала снизить уровень потребления всех ТЖК, независимо от их происхождения, до 1% от суточной калорийности рациона, что соответствует 2% от общего потребления жиров [37]. Имеются примеры введения норм, ведущих к запрещению использования предприятиями общественного питания масел, добавок и маргаринов, содержащих транс-изомеры, - такую политику проводят США, Канада, Австралия, Великобритания (табл. 3-17).

*От общего потребления энергии.

Альтернативной технологией производства мягких маргаринов на основе растительных масел является переэтерификация (обмен ЖК), которая происходит при тщательном механическом смешивании жидких и твердых растительных жиров (пальмовое, пальмоядровое масло) при комнатной температуре. Получаемые переэтерифицированные жиры также имеют твердую консистенцию, но содержат только позиционные изомеры ЖК, которые существуют в натуральных жирах. При этом ТЖК практически не образуются. Большой интерес представляют натуральные растительные масла, не содержащие ТЖК и способные придать продукту необходимую консистенцию и сформировать текстуру, - пальмовое, пальмоядровое, кокосовое.

Продукты окисления жиров

Окислительный (или оксидантный) стресс является универсальным неспецифическим фактором патологических изменений в организме человека, он в значительной степени влияет на рост большинства заболеваний, включая ССЗ, онкологические, инфекционные и др. Он негативно влияет на организм человека в виде активных форм кислорода и свободных радикалов. При оксидантном стрессе происходит повреждение липидов, белков, ДНК, мембран клеток.

Свободные радикалы особенно активно взаимодействуют с мембранными липидами, содержащими ненасыщенные связи, в результате чего изменяются свойства клеточных мембран. Самые активные свободные радикалы разрывают связи в молекуле ДНК, повреждают генетический аппарат клеток. ЛПНП после окисления могут откладываться на стенках сосудов, что приводит к ССЗ. Оксидантный стресс играет также ключевую роль в патогенезе старения. Некоторые исследователи считают, что старение связано в первую очередь с окислительной деструкцией митохондрий, вследствие чего снижается их способность вырабатывать АТФ.

Главным источником радикалов в организме является молекулярный кислород. Суммарным результатом цепочки реакций восстановления является превращение молекулы кислорода в две молекулы воды. При неполном восстановлении молекула кислорода является источником активных (токсичных) форм.

Окислительная способность радикалов возрастает в ряду:

O₂^•- <HOO^•<H₂O₂<HO^•

Наиболее изученным процессом с участием активных форм кислорода является ПОЛ. Особую значимость имеют липиды мембранного аппарата клетки. Мишенью для атаки со стороны активных форм кислорода и свободных радикалов являются структурные фрагменты ПНЖК, в процессе окисления образующие алкильные R- и алкоксильные RОО-радикалы, гидропероксиды RООН. Лавинообразный процесс ПОЛ представляет серьезную опасность разрушения мембранных структур клеток. Окислительные процессы в пищевых системах развиваются в результате контактирования сырья и продукции с кислородом воздуха при переработке сырья, производстве и хранении готовой продукции. В наибольшей степени подвержены окислительному воздействию кислорода масла и жиры, жировые компоненты пищевых продуктов, БАВ, некоторые природные пигменты.

Пероксиды, попадая вместе с пищей в организм человека, ускоряют протекание в нем окислительных процессов, внося свой вклад в развитие оксидантного стресса. Впоследствии первичные продукты окисления (пероксиды и гидропероксиды) постепенно превращаются во вторичные продукты окисления: альдегиды, кетоны, кислоты - высокотоксичные вещества, способные спровоцировать развитие тяжелых заболеваний. С целью предотвращения окисления жиров в пищевых системах и, соответственно, сохранения перекисного числа на возможно низком уровне используют антиоксиданты, применение которых регламентировано Техническим регламентом Таможенного союза ТР ТС 029/2012 [26].

Литература

Материалы размещены по ссылке http://www.rosmedlib.ru/doc/ISBN9785970453520-EXT-PRIL03/003.html