Химические процессы

Химические процессы  

Самые сложные  химические процессы протекают в  организме очень быстро. Так, например, такой сложный процесс, как переваривание (расщепление) в пищеварительном  аппарате белков до образования конечных продуктов этого переваривания  — аминокислот, продолжается всего лишь 3—4 часа. При этом расщепление протекает при температуре не выше 38° и в условиях кислой (желудок) или слабо щелочной, почти нейтральной (кишечник) реакции среды. 

Между тем такое  расщепление белков вне организма  возможно только при чрезвычайно кислой или щелочной реакции среды и при кипячении растворов белка в течение 48—72 часов.

Если же расщепление  белков вне организма проводится под воздействием желудочного и  кишечного соков, то этот процесс  протекает с такой же скоростью, как и в организме. Такие же явления наблюдаются и при расщеплении углеводов, жиров и других веществ, которые претерпевают в организме соответствующие химические превращения. 

Эти явления  дали основание сделать вывод, что  в пищеварительных соках содержатся какие-то особые вещества, которые во много тысяч раз ускоряют течение химических процессов. Дальнейшие исследования позволили не только обнаружить эти вещества, но даже выделить их в чистом виде. Эти вещества были названы ферментами. Оказалось, что ферменты содержатся во всех клетках организма. Было установлено также, что они резко ускоряют не только процессы расщепления, но и процессы синтеза веществ в организме.

Ферменты представляют собой особые белки. В состав многих ферментов, помимо белков, входят и другие вещества. Чаще всего этими веществами являются витамины. 

Существуют ферменты, которые способствуют расщеплению  или синтезу только белков; эти  ферменты не могут оказывать влияния  на расщепление или синтез жиров  и углеводов. Они называются белковыми ферментами, или протеазами. Наиболее важными из них являются: пепсин — содержащийся в желудочном соке, трипсин — обеспечивающий переваривание белков в кишечнике, катепсин, который находится главным образом внутри клеток, и др. 

Имеются ферменты, которые расщепляют или синтезируют только углеводы и не оказывают воздействия на белки и жиры. Эти ферменты называются карбогидразами. К ним относятся: амилаза — расщепляющая крахмал, мальтоза — расщепляющая мальтозу, сахараза — расщепляющая сахарозу, и т. д. Существуют также ферменты, которые расщепляют или синтезируют только жиры; они называются липазами. 

Переваривание пищи и ее усвояемость 

Пища подвергается в организме сложной переработке. Во рту она измельчается зубами и  смешивается со слюной, выделяемой слюнными железами. Пропитывание пищи слюной облегчает ее дальнейшее переваривание в желудке, так как слюна усиливает процесс выделения желудочного сока. Слюна содержит особые вещества — ферменты, которые ускоряют биохимические процессы, протекающие в организме, и в том числе процессы пищеварения. Один из ферментов слюны — птиалин способствует расщеплению крахмала на простые сахара. Так как пища находится во рту незначительное время, в сахар успевает превратиться только часть крахмала. 

Из ротовой  полости пища по пищеводу поступает в желудок (Рис. 1. Схема органов пищеварения). Процесс переваривания пищи в желудке состоит главным образом в расщеплении белков. В состав желудочного сока (выделяется железами, которые находятся в стенках желудка) входят соляная кислота и ферменты. Один из ферментов желудочного сока — пепсин — расщепляет сложные белки на более простые (альбумозы и пептоны). 
 

Из желудка  пища переходит в тонкие, а затем  в толстые кишки. Железы тонких кишок  также выделяют сок, в котором  содержатся ферменты. Кроме того, в верхний отдел тонких кишок, непосредственно прилегающий к желудку, или так называемую двенадцатиперстную кишку, из протока печени выливается желчь, а из протока поджелудочной железы — сок этой железы. Все эти пищеварительные соки и содержащиеся в них ферменты окончательно переваривают белки, жиры и углеводы. 

Некоторые продукты расщепления белков, жиров и углеводов, т. е. аминокислоты, глюкоза, глицерин и  жирные кислоты, а также поступающие  с пищей минеральные соли и  витамины всасываются ворсинками тонких кишок в кровь и лимфу, которыми и разносятся по всему организму. 

По количеству всосавшихся в кровь пищевых  веществ можно судить об усвояемости  отдельных продуктов и пищи в  целом. 

На усвояемость  пищевых веществ влияет состояние, в котором находятся органы пищеварения, а также состав пищи и способы ее кулинарной обработки. 

Углеводы хорошо усваиваются организмом при любом  составе пищи. Иначе обстоит дело с усвоением белков и жиров. Белки  животного происхождения усваиваются  организмом лучше, чем белки продуктов растительного происхождения. Так, например, белки мяса и молока используются на 96—98%; белки пшена — на 60—65%; белки смешанной пищи, т. е. пищи, состоящей из продуктов животного и растительного происхождения, — на 80—90%. Молочный жир усваивается организмом человека лучше, чем говяжий, а говяжий лучше, чем бараний. 

Большое значение для усвоения пищевых веществ  имеет также соотношение в  рационе питания белков, жиров  и углеводов. Целесообразно, чтобы  пища содержала жиров столько  же, сколько белков, а углеводов примерно в четыре раза больше. Для детей это соотношение пищевых веществ в рационах питания должно быть постоянным, так как иначе даже при достаточной калорийности пищи питание детей будет неполноценным. 

Неусвоенные организмом вещества и клетчатка из тонких кишок переходят в толстые. В толстых кишках происходит всасывание только воды. Таким образом, в толстых кишках из неусвоенных организмом веществ образуется уплотненная масса, которая выводится из организма. 

Работа органов пищеварения регулируется центральной нервной системой. 

Органы пищеварения  тесно связаны как со всем организмом, так и между собой. Поэтому  деятельность их протекает согласованно. Так, например, когда пища находится  во рту, непосредственно за выделением слюны выделяется и желудочный сок. 

Слюна и желудочный сок могут выделяться не только тогда, когда пища находится во рту или  попадает в желудок, но и при виде аппетитно приготовленных блюд, при  ощущении их запаха и даже при разговоре  о еде. Этот сок называется «запальным», или аппетитным, он очень важен для начала пищеварения. 

Вкусную, возбуждающую аппетит, пищу человек ест с удовольствием, а значит и с большой пользой  для здоровья. И. П. Павлов доказал, что  вкус пищи очень важен для нормального  процесса ее переваривания. Чем вкуснее пища, тем больше выделяется желудочного сока и тем интенсивнее протекает процесс пищеварения. 

Большое значение имеет и обстановка, в которой  происходит прием пищи. Помещение  столовой, обставленное со вкусом, чистые столы, посуда, приборы создают хорошее настроение и способствуют возбуждению аппетита. 

Для того чтобы  процесс пищеварения протекал нормально, нужно хорошо разжевывать пищу, есть не спеша. Поэтому важно, чтобы в  закусочных, столовых и кафе посетители не затрачивали много времени на ожидание обеда, завтрака или ужина. В этом отношении наиболее удобен способ самообслуживания потребителей, позволяющий значительно сократить время, которое ранее затрачивалось на подачу пищи официантами. 

Метки: питание

Пищеварительные ферменты

Буланов Ю.Б., врач 
 

Строительный  материал для мышц и энергию, необходимую  для жизнедеятельности, организм получает исключительно из пищи[1]. Получение  энергии из пищи - вершина эволюционного  механизма потребления энергии. В процессе переваривания пища превращается в составные элементы, которые могут быть использованы организмом.  

При высоких  физических нагрузках потребность  в пищевых веществах может  быть настолько велика, что даже здоровый желудочно-кишечный тракт  не способен будет обеспечить организм достаточным количеством пластического и энергетического материала. В связи с этим, возникает противоречие между потребностью организма в пищевых веществах и способностью желудочно-кишечного тракта эту потребность удовлетворить.  

Попробуем рассмотреть  способы решения этой проблемы.  

Для того, чтобы  понять, каким образом лучше всего  повысить переваривающую способность  желудочно-кишечного тракта, необходимо сделать краткий экскурс в  физиологию.  

В химических преобразованиях  пищи самую важную роль играет секреция пищеварительных желез. Она строго координирована. Пища, передвигаясь по желудочно-кишечному тракту, подвергается поочередному воздействию различных пищеварительных желез.  

Понятие “пищеварение”  неразрывно связано с понятием пищеварительных  ферментов. Пищеварительные ферменты – это узкоспециализированная часть ферментов, основная задача которых - расщепление сложных пищевых веществ в желудочно-кишечном тракте до более простых, которые уже непосредственно усваиваются организмом.  

Рассмотрим основные компоненты пищи:

Углеводы 

Простые углеводы сахара (глюкоза, фруктоза) переваривания  не требуют. Они благополучно всасываются  в ротовой полости, 12-и перстной кишке и тонком кишечнике.  

Сложные углеводы - крахмал и гликоген требуют переваривания (расщепления) до простых сахаров.  

Частичное расщепление  сложных углеводов начинается уже  в ротовой полости, т.к. слюна содержит амилазу - фермент, расщепляющий углеводы. Амилаза слюны L-амилаза, осуществляет лишь первые фазы распада крахмала или гликогена с образованием декстринов и мальтозы. В желудке действие слюнной L -амилазы прекращается из-за кислой реакции содержимого желудка (рН 1,5-2,5). Однако в более глубоких слоях пищевого комка, куда не сразу проникает желудочный сок, действие слюнной амилазы некоторое время продолжается и происходит расщепление полисахаридов с образованием декстринов и мальтозы.  

Когда пища попадает в 12-и перстную кишку, там осуществляется самая важная фаза превращения крахмала (гликогена), рН возрастает до нейтральной  среды и L -амилаза максимально активизируется. Крахмал и гликоген полностью распадаются до мальтозы. В кишечнике мальтоза очень быстро распадается на 2 молекулы глюкозы, которые быстро всасываются.

Дисахариды. 

Сахароза (простой  сахар), попавшая в тонкий кишечник, под действием фермента сахарозы быстро превращается в глюкозу и фруктозу.  

Лактоза, молочный сахар, который содержится только в  молоке, под действием фермента лактозы.  

В конце концов, все углеводы пищи распадаются на составляющие их моносахариды (преимущественно глюкоза, фруктоза и галактоза), которые всасываются кишечной стенкой и затем попадают в кровь. Свыше 90% всосавшихся моносахаридов (главным образом глюкозы) через капилляры кишечных ворсинок попадают в кровеносную систему и с током крови доставляются прежде всего в печень. В печени большая часть глюкозы превращается в гликоген, который откладывается в печеночных клетках.  

Итак, теперь мы с вами знаем, что основными ферментами, расщепляющими углеводы, являются амилаза, сахароза и лактоза. Причем более 90% удельного веса занимает амилаза. поскольку большая часть потребляемых нами углеводов являются сложными, то и амилаза соответственно - основной пищеварительный фермент, расщепляющий углеводы (сложные).

Белки 

Белки пищи не усваиваются  организмом, пока они не будут расщеплены в процессе переваривания пищи до стадии свободных аминокислот. Живой организм обладает способностью использовать вводимый с пищей белок только после его полного гидролиза в желудочно-кишечном тракте до аминокислот, из которых затем в клетках организма строятся свойственные для данного вида специфические белки.  

Процесс переваривания  белков и является многоступенчатым.  

Ферменты, расщепляющие белки называются “протиолитическими”. Примерно 95-97% белков пищи (те, что подверглись  расщеплению) всасываются в кровь в виде свободных аминокислот.  

Ферментный аппарат  желудочно-кишечного тракта расщепляет пептидные связи белковых молекул  поэтапно, строго избирательно. При  отсоединении от белковой молекулы одной  аминокислоты получается аминокислота и пептид. Затем от пептида отщепляется еще одна аминокислота, затем еще и еще. И так до тех пор, пока вся молекула не будет расщеплена до аминокислот.  

Основной протеолитический фермент желудка - пепсин. Пепсин расщепляет крупные белковые молекулы до пептидов и аминокислот. Активен пепсин только в кислой среде, поэтому для его нормальной активности необходимо поддерживать определенный уровень кислотности желудочного сока. При некоторых заболеваниях желудка (гастрит и т.д.) кислотность желудочного сока значительно снижается.  

В желудочном соке содержится также ренин. Это протеолитический фермент, который вызывает створаживание  молока. Молоко в желудке человека должно сначала превращаться в кефир, а уж затем подвергаться дальнейшему  усвоению. При отсутствии ренина (считается, что он присутствует в желудочном соке только до 10-13 летнего возраста) молоко не будет створоженным, проникает в толстый кишечник и там подвергается процессам гниения (лактаальбумины) и брожения (галактоза). Утешением служит тот факт, что у 70% взрослых людей функцию ренина берет на себя пепсин. 30% взрослых людей молоко все-таки не переносит. Оно вызывает у них вздутие кишечника (брожение галактозы) и послабление стула. Для таких людей предпочтительны кисломолочные продукты, в которых молоко находится уже в створоженном виде.  

В 12-и перстной кишке пептиды и белки подвергаются уже более сильной “агрессии” протеолитичекими ферментами. Источником этих ферментов служит внешнесекреторный  аппарат поджелудочной железы. Итак, 12-и перстная кишка содержит такие протеолитические ферменты, как трипсин, химотрипсин, коллагеназа, пептидаза, эластаза. А отличие от протеолитичеких ферментов желудка, ферменты поджелудочной железы разрывают большую часть пептидных связей и превращают основную массу пептидов в аминокислоты.  

В тонком кишечнике  полностью завершается распад еще  имеющихся пептидов до аминокислот. Происходит всасывание основного количества аминокислот путем пассивного транспорта. Всасывание путем пассивного транспорта означает, что чем больше аминокислот будет находиться в тонком кишечнике, тем больше их всосется в кровь.  

Тонкий кишечник содержит большой набор различных  пищеварительных ферментов, которые  объединяются под общим названием  пептидазы. Здесь завершается в  основном пищеварение белков.  

Следы пищеварительных  процессов можно отыскать еще  и в толстом кишечнике, где  под влиянием микрофлоры происходит частичный распад трудноперевариваемых молекул. Однако этот механизм носит  рудиментарный характер и серьезного значения в общем процессе пищеварения не имеет.  

Заканчивая рассказ  о гидролизе белков, следует упомянуть, что все основные процессы пищеварения  протекают на поверхности слизистой  оболочки кишечника (пристеночное пищеварение  по А.М.Уголеву)[2].

Жиры (липиды) 

Слюна не содержит ферментов, расщепляющих жиры. В полости рта жиры не подвергаются никаким изменениям. Желудок человека содержит некоторое количество липазы. Липаза - фермент, расщепляющий жиры. В желудке человека, однако, липаза малоактивна из-за очень кислой желудочной среды. Только у грудных детей липаза расщепляет жиры грудного молока.  

Расщепление жиров  у взрослого человека происходит в основном в верхних отделах  тонкого кишечника. Липаза не может  воздействовать на жиры, если они не эмульгированы. Эмульгирование жиров происходит в 12-и перстной кишке, сразу же, как только туда попадает содержимое желудка. Основное эмульгирующее действие на жиры оказывают соли желчных кислот, которые попадают в 12-и перстную кишку из желчного пузыря. Желчные же кислоты синтезируются в печени из холестерина. Желчные кислоты не только эмульгируют жиры, но и активизируют липазу 12-и перстной кишки и кишечника[3]. Эта липаза вырабатывается в основном внешнесекреторным аппаратом поджелудочной железы. Причем поджелудочная железа вырабатывает несколько видов липаз, которые расщепляют нейтральный мир на глицерин и свободные жирные кислоты.  

Частично жиры в виде тонкой эмульсии могут всасываться  в тонком кишечнике в неизменном виде, однако основная часть жира всасывается  

лишь после  того, как липаза поджелудочной железы расщепит его на жирные кислоты и  глицерин. Жирные кислоты с короткой цепью всасываются легко. Жирные же кислоты с длинной цепью  всасываются плохо. Для всасывания им приходится соединиться с желчными кислотами, фосфолипидами и холестерином, образуя так называемые мицеллы - жировые шарики.  

При необходимости  ассимилировать большие, чем обычно, количества пищи и ликвидировать  противоречие между потребностью организма  в пищевых вещевых и способностью желудочно-кишечного тракта обеспечить эту потребность, чаще всего используют ведение извне фармакологических препаратов, содержащих пищеварительные ферменты. Таких препаратов в настоящее время продается достаточно много. Рассмотрим основные из них.

Панкреатин

является одним  из самых сильных препаратов, содержащих пищеварительные ферменты. Выпускается  в таблетках по 0,25 г в специальных  оболочках, растворимых в кишечнике. 1 таблетка содержит: 1. Протеазу - 12.500 ЕД; 2. Амилазу - 12.500 ЕД: 3. Липазу - 100 ЕД.  
 

Как видим, панкреатин содержит полный набор ферментов, расщепляющих белки, углеводы и жиры. Особенно много  панкреатин содержит протеаз - намного  больше, чем другие препараты подобного  рода. Панкреатин, таким образом, может  стать незаменимым препаратом при необходимости употреблять большие количества белковой пищи. Принимают его чаще всего перед едой от 3 до 8 ч. в сутки (ориентировочно1  

Прием панкреатина  помогает существенно увеличить  объем усваиваемой пищи, которая  снабжает мышцы строительным и энергическим материалом.

Фестал

, подобно панкреатину,  является также чрезвычайно эффективным  набором пищеварительных ферментов.  При этом [4] имеет свои особенности.  Выпускается фестал в драже,  причем в драже содержит: 1.Протеазы 300 ЕД; 2. Амилазы 4.500 ЕД; 3. Липазы 6.00 ЕД; 4. Компонентов желчи 0,025 г; 5. Хемицеллюлазы - 0,050 г.  

По сравнению  с панкреатином фестал содержит в  несколько раз меньше протеаз  и амилазы, но зато в несколько  раз больше липазы. Большое количество липазы в сочетании с компонентами желчи, эмульгирующими жиры, делает фестал препаратом, прием которого целесообразен при потреблении большого количества жирной пищи.  

Фестал содержит также гемицеллюлозу - фермент, расщепляющий в толстом кишечнике целлюлазу[5], что значительно уменьшает процессы брожения в толстом кишечнике.  

Принимают фестал сразу после еды по 3-9 драже  в сутки.

Панзинорм-форте

комплексный ферментный препарат, содержащий экстракт слизистой  оболочки желудка крупного рогатого скота, экстракт желчи, панкреатин, аминокислоты. Выпускается в виде двухслойных таблеток (драже). Наружный слой, растворяющийся в желудке, содержит экстракт слизистой оболочки желудка, аминокислоты. Кислотоустойчивое ядро, рассасывающееся в кишечнике, состоит из панкреатина и экстракта желчи.  

В панкреатине 1 таблетки панзинорма-форте содержится: 1. Трипсина 45о ЕД; 2. Химотрипсина 1500 ЕД; 3.Амилазы 7500 ЕД. Как видим, панзинорм-форте  содержит большое количество амилазы  и его целесообразно применять  при приеме пищи, содержащей большие количества углеводов.  

Принимают панзинорм-форте  во время еды по 1-6 драже в сутки.

Дигестал

по своему составу  этот препарат похож на фестал. Содержит:1. 200 мг панкреатина; 2. 25 мг экстракта  желчи крупного рогатого скота; 3. 50 мг гемицеллюлазы.  

Подобно фесталу, дигестал уменьшает бродильные процессы в толстом кишечнике.  

Принимают дигестал от 3 до 6 драже в день после еды.

Мезим-форте

выпускается в  виде драже. Каждое драже содержит: 1. 14о мг панкреатина; 2. 45ооЕД амилазы; 3.3500 ЕД липазы; 4. 250 ЕД протеазы.  

Принимают препарат по 3 драже в день после приема пищи.

Энзистал

выпускается в  виде драже, которое содержит: 1. панкреатина 195 мг; 2. гемицеллюлазы 50 мг; 3. экстракта  желчи 25 мг.  

Принимают энзистал от 3 до 6 т. в день во время или  после еды.

Абомин

препарат из слизистой оболочки желудка телят  и ягнят молочного возраста. Содержит сумму протеолитических ферментов.  

Выпускается в  таблетках. Каждая таблетка содержит 50.000 ЕД протеолитических ферментов.  

Принимают абомин по 1 т. 3 раза в день.

Панкурмен драже

, содержащее  панкреатин с активностью в  каждом драже: 1. Протеазы 63ЕД; 2. Амилазы  1050 ЕД; 3. Липазы 875 ЕД. Содержит также  экстракт куркумы 8,5 мг.  

Принимают по 1-6 драже в день до еды.

Папайя

Комплексный препарат, содержащий: 1. папаин; 2. Протеазу; 3. Амилазу.  

Принимают по 1-6 т в день после еды.

Ораза

Препарат, содержащий комплекс аминолитических и протеолитических ферментов, получаемых из культуры гриба Aspergillus oryzae. Выпускается в виде гранул.  

Гранулы оразы  содержат протеазу, мальтазу, анилазу, липазу. Эти ферменты способствуют перевариванию основных пищевых веществ.  

Принимают препарат обычно по 1/2-1 чайной ложке гранул 3 раза в день во время или после  еды.

Солизим

Ферментный липолитический препарат, получаемый из культуры penicillium solitum. Солизим расщепляет растительные и животные жиры. Его применение оправдано в тех случаях, когда в пищевом рационе высок удельный вес жиров.  

Выпускается препарат в таблетках, растворимых в кишечнике, с содержанием липолитических ферментов в количестве 20000 ЛЕ (липолитических единиц) в одной таблетке.  

Принимают препарат обычно до 6 таблеток в день после  еды.

Сомилаза

Комбинированный ферментный препарат, содержащий солизим  и -амилазу.  

Выпускается в  виде таблеток, растворимых в кишечнике. Каждая таблетка содержит: 1. 20000 ЛЕ солизима; 2. 300 ЕД -амилазы. Используется препарат в основном при употреблении крахмалистой и жирной пищи. Принимают его внутрь во время еды по 3-6 т. в день.

Нигедаза

Препарат, содержащий фермент липолитического действия, выделенный из семян чернушки дамасской. Гидролизует (расщепляет) как растительные, так и животные жиры. Выпускается в таблетках, растворимых в кишечнике, по 16.500 ЛЕ в каждой таблетке.  

Принимают нигедазу по 3-6 т. в день до еды  

Ранее, с целью  улучшения пищеварения широко применялись  такие препараты, как пепсин (основной протеолитический фермент) в порошках; таблетки ацидин-пепсина, создающие  для пепсина в желудке кислую среду; сок желудочный натуральный  из собак, содержащий все ферменты желудочного сока.  

В настоящее  время все лекарственные средства уступили место более современным  и более эффективным лекарственным  препаратам, уже перечисленным выше.  

Поскольку в  спортивной практике речь идет, как  правило, о наращивании именно мышечной массы, необходимо обратить особое внимание на те ферментные препараты, которые содержат максимальное количество протеолитичеких ферментов, расщепляющих белки и пептиды до аминокислот.  

На первый взгляд, может показаться, что чем больше в желудочно-кишечном тракте присутствует пищеварительных ферментов, тем лучше. Для усвоения пищи это действительно лучше, а вот для слизистых оболочек желудка и кишечника не совсем. Здесь дело обстоит несколько сложнее. Сила пищеварительных ферментов желудочно-кишечного тракта настолько велика (особенно протеолитических), что они запросто могут переварить собственную слизистую оболочку. Это один[6] из механизмов возникновения таких серьезных заболеваний, как язвенная болезнь (желудка, 12-и перстной кишки, тонкого кишечника) и атрофический гастрит. Поэтому к применению препаратов, содержащих пищеварительные ферменты, следует относиться очень осторожно, не перебарщивая.  

Природа, конечно  же, предусмотрела механизм защиты слизистой оболочки желудочно-кишечного  тракта, иначе она бы просто переварилась своими же собственными пищеварительными соками. Существуют особые обкладочные клетки, которые вырабатывают смесь для защиты нежной слизистой оболочки от переваривающих ферментов.