Физиологические потребности. Биологические (физиологические) потребности обусловлены необходимостью в поддержании жизнедеятельности

Биологические (физиологические) потребности обусловлены необходимостью в поддержании жизнедеятельности. Для нормального обмена веществ человеку нужна пища, питье, кислород, оптимальный температурный режим и влажность воздуха, пригодные для жизни условия и возможность отдыха и сна. Эти потребности называются витальными, так как их удовлетворение существенно необходимо для жизни. Нет сомнения в том, что самое важное для человека есть удовлетворение его природных инстинктов, так как без еды и воды, теплой одежды в холодное время, личность, не имеющая других нужд, прекращает свое существование. Именно поэтому автор ставит эти потребности в основании пирамиды.

Потребность в воде

Вода играет важную роль в жизни организма. В воде растворяется большинство веществ, которые необходимы для обеспечения нормальной жизнедеятельности органов и тканей. Она является средой, в которой происходят почти все биохимические и биофизические реакции, связанные с обменом веществ и необходимые для обеспечения жизни. Вода выполняет роль транспортной системы (перенос питательных веществ, ферментов, продуктов метаболизма, газов, антител и др.). С помощью воды выводятся из организма продукты обмена веществ (шлаки), поддерживается состояние гомеостаза (кислотно-основное, осмотическое, гемодинамическое, термическое равновесие); отдача тепла организмом в окружающую среду происходит путем испарения воды c поверхности кожи и через легкие. Вода необходима для образования секретов и экскретов, обеспечения определенного тургора тканей; она способствует разжижению каловых масс. Полное отсутствие жидкости человек переносит гораздо тяжелее, чем лишение пищи (при отсутствии пищи и употреблении воды он может прожить 30-40 дней, а при лишении воды погибает через 5-6 дней).

Потребность организма в воде соответствует количеству теряемой жидкости. В нормальных условиях водные потери у взрослого человека за сутки в среднем составляют 2300-2800 мл (с мочой - около 1500 мл, путем потоотделения и испарения – 400-700 мл, при дыхании – 300-400 мл, с калом – 70-200 мл). В связи с этим потребность взрослого человека в воде в среднем составляет 35-45 мл на 1 кг массы тела. При тяжелой физической работе и высокой внешней температуре (в жарком климате, в горячих цехах и т. д.) водные потери организма, а следовательно, и потребность в воде увеличиваются.

Всасывание воды в основном происходит в кишках. В кровь она попадает примерно через 10-20 мин, в связи с чем утоление жажды сразу после приема жидкости наступает далеко не всегда. Поэтому в условиях высокой температуры внешней среды при усиленном потоотделении не оправдано одномоментное употребление больших количеств жидкости, что лишь усиливает потоотделение. Более физиологично утолять жажду несколькими глотками воды с кратковременными промежутками в 5-10 мин. Более эффективна для утоления жажды вода с добавлением органических кислот (лимонная и др.), слегка подсоленная (0,5 %).

Потребность в воде зависит от характера питания и труда, климата, состояния здоровья и других факторов. Средняя суточная потребность в воде взрослого человека, живущего в умеренном климате, - 2,5 л. Из них 1-1,5 л воды должны поступать в организм в виде свободной жидкости (суп, чай, компот и т. д.), 1-1,5 л - из пищевых продуктов и 0,3-0,4 л образуется в самом организме в ходе обменных процессов.

Одинаково вредны для организма как излишнее потребление, так и нехватка воды. Например, установлено, что обезвоживание, потеря организмом более 10% воды, угрожает его жизнедеятельности, в то время как чрезмерное поступление жидкости в организм затрудняет работу почек, сердца, становится причиной отёков. Принято считать, что при избыточном употреблении воды создаётся повышенная нагрузка на сердце и почки, из организма выводятся минеральные вещества и витамины. При ограничении же воды увеличивается концентрация мочи, в ней могут выпадать осадки солей, уменьшается выделение из крови продуктов обмена веществ. В целом эти положения верны, но не для всех людей. Многое зависит от индивидуальных особенностей конкретного человека и характера его питания.

Холодная вода, выпитая после приёма жирной пищи, ведёт к тому, что пища задерживается в желудке, а употребление холодной воды сразу же после съеденных сырых фруктов и ягод обычно вызывает усиленное газообразование и вздутие кишечника. Питьё воды или других жидкостей во время еды теоретически должно несколько замедлить пищеварение в желудке за счёт разбавления желудочного сока. Однако недавние исследования, проведённые в США, не подтвердили это положение. Очевидно, многое зависит от характера желудочной секреции (концентрации соляной кислоты и ферментов) и состава пищи.

У народов разных стран издавна практикуется питьё жидкостей во время еды. Различия заключаются лишь в употребляемых жидкостях: вода, разбавленное или неразбавленное вино, квас, пиво, чай, разбавленные кисломолочные напитки. Например, французы пьют во время еды столовое вино, органические кислоты которого стимулируют пищеварение, а американцы - холодную воду. В Японии принято пить чай до и во время еды. Холодная вода, выпитая натощак, усиливает двигательную функцию кишечника, что используют при запорах. Поэтому тем, кто страдает этим недугом, каждое утро за несколько минут до завтрака полезно выпивать по стакану холодной воды.

Человек выпивает за свою жизнь до 75 т воды, а одно поколение населения планеты - примерно половину годового стока всех рек. По оценке Всемирной организации здравоохранения, до 80% болезней так или иначе связаны с водой. Эпидемии и пандемии инфекционных болезней, распространяющихся водным путем, с особой силой свирепствовали в прошлом, но и в настоящее время миллионы людей страдают и умирают от болезней, связанных с водой (малярия, холера, брюшной тиф, вирусный гепатит и др.).

Как следует утолять жажду? Рекомендуем следующие советы: не пейте сразу много – до 250 мл; через 10-15 минут, если жажда сохранилась, выпейте повторно немного воды; в условиях жаркого климата и при усиленной физической работе целесообразно пить не простую воду, а минеральную, сильно разбавленный фруктовый или ягодный сок или слегка подсоленную водопроводную, а еще лучше газированную воду; хорошо утоляют жажду также отвары сухих фруктов, шиповника, морсы (сахара в жидкости должно быть не более 2%), кисломолочные продукты, зеленый чай; воду необходимо пить до еды, а чай – после нее; холодная воды утоляет жажду хуже, чем теплый или горячий чай.

Потребность в пище

Питание является важнейшей физиологической потребностью организма, а пища - ос­новным источником питательных веществ, энергии и плас­тических материалов для построения клеток, а также обра­зования ферментов и гормонов. Пищевые вещества, содер­жащиеся в различных продуктах питания, условно разделяют на две группы: жизненно необходимые (незаменимые) для организма (необходимые факторы пита­ния): белки, жиры, углеводы, витамины, минеральные ве­щества и вода – и определяющие органолептич е с к и е (вкусовые) признаки пищи: цвет, запах, вкус пищи - ароматические, красящие, дубильные вещества, эфирные масла, органические кислоты и др.

Белки - сложные высокомолекулярные соединения. В отличие от жиров и углеводов они не накаплива­ются в организме и не образуются из других пищевых веществ, т. е. являются незаменимой частью пищи, един­ственным источником обеспечения равновесия процессов своего образования и распада. Жизнь любого организма свя­зана с непрерывным расходом и обновлением белков.

Функции белков в организме многообразны. Они явля­ются основным строительным материалом клетки. Белки составляют примерно 15-20 % сырой массы различных тканей. Кроме того, белки - основной компонент фермен­тов и гормонов. Ферментам принадлежит решающая роль в усвоении питательных веществ организ­мом и регуляции всех процессов внутриклеточного обмена. Белки составляют основу иммунных реакций, обеспечива­ющих защиту организма от воздействия чужеродных фак­торов внешней среды. Кроме того, они участвуют в распро­странении с кровью жизненно важных веществ.

Белки разделяются на растительные и животные и со­стоят из различных аминокислот, причем каждая из них имеет свое функциональное назначение. Аминокислоты образуются в организме человека из белков пищи под влиянием пищеварительных соков.

Для пищевых белков, особенно для их пластической, строительной функции в организме, важна не калорий­ность, а их аминокислотный состав - содержание и соот­ношение незаменимых аминокислот. На усвоение белков организмом распространя­ется «закон минимума»: усвояемость белка определяется минимумом содержания какой-либо из незаменимых ами­нокислот, даже если остальные аминокислоты находятся в избытке. Поэтому при подборе пищевого рациона необходимо учитывать не только суммарное количество белка, но и его биологическую ценность, обусловленную содержанием в нем аминокислот, а также его перевариваемость.

Жиры (липиды) - сложные органические соедине­ния. Подразделяются на нейтральные жиры и жироподобные вещества (лецитин, холестерин). Жиры имеют способность откладываться в тканях, но могут образовываться в орга­низме из углеводов и белков (хотя в полной мере ими не заменяются). Кроме того, различают животные и раститель­ные жиры, которые обеспечивают всасывание из кишечника ряда минеральных веществ и жирорастворимых витаминов, а также насыщенные (животные) и ненасыщенные жиры (последние содержатся в больших количествах в раститель­ных маслах, кроме оливкового, и в рыбьем жире).

Жиры - важнейший после углеводов энергетический материал. Они улучшают вкус пищи и вызывают чувство сытости. Большое физиологическое значение имеет и жироподобное вещество холестерин. Оно регулирует прони­цаемость мембран клеток, участвует в образовании желчных кислот, некоторых гормонов и витамина D в коже. Холестерин образуется в организме человека и при неправильном обмене веществ откладывается в нем. В пище он содержится только в продуктах животного происхождения. Особенно много его в сметане, сливочном масле, яйцах, мясных субпродуктах (печень, почки, мозги, язык), животных жирах (говяжий, бараний, свиной), икре осетровых рыб, сельди жирной, сайре, сардинах (консервы), палтусе.

Отметим, что запас жира позволяет представителям животного мира некоторое время обходиться без потребления воды, поскольку при окислении 100 г жира образуется примерно 100-150 г воды. Это играет большую роль для животных сухих и жарких областей. Так, например, жир, запасаемый верблюдом в горбу, позволяет ему в течение многих дней сохранять трудоспособность, не утоляя жажды. Организм верблюда может обходиться без единой капли влаги свыше двух недель.

Углеводы – группа органических соединений, состав которых чаще всего отвечает общей формуле C_nH_2nO_n. Углеводы осуществляют различные функции - от строительных до регулирующих уровень сахара в крови; это основной поставщик энергии для организма: они обеспечивают 50-60% энергоценности пищевого рациона. Но значение углевод не исчерпывается лишь энергетической ценностью. Они обеспечивают нормальную деятельность центральной нервной системы, печени, обладают белковосберегающей способностью, тесно связаны с обменом жиров.

Избыток углеводов, поступающих с пищей, превращается в гликоген, который откладывается в тканях (преимущественно в печени и мышцах) и образует «депо», из которых при необходимости организм черпает глюкозу. Однако углеводные запасы организма ограничены, причем при интенсивной работе они быстро истощаются. Поэтому углеводы должны поступать в организм ежедневно и в достаточном количестве. Суточная потребность здорового человека в белках, жирах и углеводах представлена в табл. 5.

По интенсивности труда взрослое население разделяют на пять групп:

I группа- лица, работа которых не связана с затратой физического труда или требует незначительных физический усилий (работники умственного труда, служащие);

II группа- работники, труд которых не требует больших физических усилий (работники автоматизированным производств или отдельных процессов, радиоэлектронной промышленности, связи, телеграфа, проводники на железнодорожном транспорте, продавцы и др.);

III группа - лица, труд которых связан со значительными физическими усилиями (станочники, текстильщики, водители транспорта, обувщики, почтальоны, бригадиры тракторных и полеводческих бригад, работники прачечных, общественного питания);

IV группа- работники немеханизированного тяжелого труда (литейщики, плотники, строительные и сельскохозяйственные рабочие, металлурги, кузнецы);

V группа- работники особо тяжелого физического труда (горнорабочие, занятые непосредственно на подземных работах, сталевары, землекопы, рабочие на лесозаготовках, каменщики, грузчики, труд которых не механизирован).

Таблица 5

Суточная потребность взрослого трудоспособного населения в белках, жирах и углеводах, г [Лисовский и др., 1998]

Используемый в настоящее время в космосе европейский рацион питания на 60-65% состоит из углеводов, на 20-255 из белков и на 10-20% из жиров.

Экологию питания в наиболее общем виде можно рассматривать как анализ экосистем с точки зрения происходящего в них обмена веществом и энергией [Харрисон и др.. 1979; Козлов, 2005].

Отличительной особенностью человека как биологического вида является его положение всеядного конечного консумента в трофической цепи гетеротрофов, способного извлекать питательные вещества из различных источников – растительных, животных и их сочетаний. Пищеварительная система человека по строению и физиологии близка к соответствующим органам свиньи – всеядного животного. В этом отношении свинья даже несколько ближе к человеку, чем шимпанзе, у которого растительноядный тип пищеварения выражен сильнее.

В настоящее время под кон­тролем человека находится несколько тысяч видов расте­ний, но только десять из них составляют основу питания современной земледельческой цивилизации. На долю четы­рех из них риса, пшеницы, кукурузы и картофеля при­ходится примерно 75% потребляемой пищи. Остальные шесть видов ячмень, просо, сорго, соя, кассава (маниока) и сладкие бататы составляют около 10% мирового рацио­на. Содержание в нем животной пищи, включая рыбу и мо­репродукты, составляет в среднем 13-14% с колебаниями у людей разных этносов и адаптивных типов от долей про­цента до 100%. 70% животной пищи современного мира обеспечивают говядина и свинина; 20% приходится на мо­локо и продукцию птицеводства и на мясо овец, коз, буйво­лов и лошадей; 10% составляют рыба и морепродукты.

Принципы сбалансированного питания, разработанные европейской наукой для европейцев, устанавливают опреде­ленные соотношения основных пищевых и биологически ак­тивных веществ - белков, жиров, углеводов (Б:Ж:У), вита­минов и минеральных элементов - в зависимости от возрас­та, пола, характера трудовой деятельности и общего жиз­ненного уклада. Основная формула Б:Ж:У, предложенная в начале XX в., имела вид 1:1:5. Затем она была несколько из­менена до 1:1,2:4,6, а по соотношению калорийности - до 1:2,7:4,6 (или в процентах - 12:33:55). Однако реальные со­отношения в питании разных популяций людей в мире сильно отличаются от этого «европейского стандарта». Так, при «маниоковой диете» жителей Малайзии или при «маи­совой диете» гватемальских крестьян Б:Ж:У = 6:9:85, а у бе­реговых чукчей и эскимосов, питающихся мясом морского зверя и рыбой, Б:Ж:У» 32:50:18.

Как известно, белки, жиры и углеводы имеют различную калорийность (энергетическую ценность) (табл. 6).

Таблица 6

Энергетическая ценность питательных веществ [Логинов, 1976]

Примечание. *Для жиров и углеводов приведены данные, получаемые при окислении до CO₂ и H₂O, для белков – до мочевины, как это имеет место в организме.

Количество тепла, высвобождающееся при поглощении 1 дм³ кислорода или выделении углекислоты, называется кало­рическим эквивалентом кислорода или углекислого газа. Так, в случае белков калорический коэффициент равен 17,80, в случае жиров – 19,58 и для углеводов – 20,69. Зная общее количество кислорода, потребленное организмом в еди­ницу времени, можно вычислить его энергетические траты, если, конечно, известны вещества, подвергшиеся окислению. Они опре­деляются по величине дыхательного коэффициента, т.е. по отношению объемов выделенной углекислоты и поглощенного за то же время кислорода. При смешанной пище этот коэффи­циент равен 0,85-0,9.

Если человек в сутки получил 56,8 г белка, 140 г жира и 79,9 г углеводов, то по табл. 6 можно рассчитать количество тепловой энергии, высвобождающейся при окислении этих продуктов: белка - 974 кДж; жира - 5442 кДж; углеводов - 1371 кДж; всего 7787 кДж. В соответствии с первым законом термодинамики следует ожидать, что в течение суток выделится столько тепло­вой энергии, сколько поступило. И в самом деле, теплоты было выделено 5743 кДж; калорический эквивалент выдыхаемых газов оказался равным 180 кДж; кало­рийность выделенного кала и мочи - 95 кДж; испа­рения через дыхание - 757 кДж; через кожу - 949 кДж; различные поправки составили 46 кДж; всего 7770 кДж.

Такой энергетический баланс говорит о том, что живой орга­низм не является источником новой энергии, т.е. происходя­щие в нем процессы полностью подчиняются первому закону термодинамики. Однако подобный баланс возможен, если не выполняется значительная работа, не происходит накопления массы и не совершаются и другие процессы, связанные с повы­шенным распадом или накоплением энергии, т. е. в условиях так называемого основного обмена. При совершении работы к энергетическим тратам основного обмена прибавляются допол­нительные траты, что составляет общий обмен веществ, кото­рый значительно выше основного. Его интенсивность зависит преимущественно от мышечной деятельности и сопровождаю­щей ее работы внутренних органов. Энергия, расходуемая при мышечной работе, называется моторной энергией (моторные калории). Общий обмен веществ идет со сдвигом энергетиче­ского баланса в сторону превосходства расхода, который ком­пенсируется приемом пищи. Именно поэтому составление пи­щевых рационов по энергетической полноценности продуктов должно базироваться на знании энергетической стоимости той или иной формы работы (физической, умственной, комбиниро­ванной). Для иллюстрации приводим данные о расходе энергии при различных видах деятельности (табл. 7).

Таблица 7

Расход энергии при различных видах деятельности

[Харрисон и др., 1979]

В основе научной диетологии лежит согласование режима питания (калорийности потребляемой человеком пищи) с расходом энергии, который зависит в первую очередь от характера выполняемой работы. Суточная потребность человека в энергии в среднем составляет:

1. При легкой работе в сидячем положении (канцелярские работники, портные, мастера точной механики и т.д.) 8400-11700 кДж.

2. При умеренной и напряженной мышечной работе (лаборанты, врачи, почтальоны, столяры, токари, трактористы, учащиеся, студенты и т.п.) – 12500-15100 кДж.

3. При тяжелом физическом труде (литейщики, каменщики, кузнецы, плотники, пахари и т.д.) – 16700-20900 кДж.

4. При особо тяжелом труде (ручная косьба, спортсмены и т.д.) – до 30100 кДж.

Известна зависимость между уровнем производительности труда и потреблением продовольствия. Так, для мужчины, выполняющего легкую физическую работу, снижение потребления продовольствия с 10000 до 8334 кДж в сутки приводит к падению производительности труда со 100 до 70%. При выполнении умеренной физической работы потребление продовольствия, адекватное 12500 кДж в сутки, обеспечивает производительность труда в 100%, 10418 кДж – в 58%, 8334 кДж – в 27%. Следовательно, только за счет нормализации питания, при прочих равных условиях, производительность труда занятого населения может быть существенно увеличена. Вместе с тем, низкие уровни потребления продовольствия и соответствующее им физическое состояние производителя ограничивают возможности перехода к более производительным методам производства.

Витамины. Под термином «витамины» подразумевают группу неза­менимых пищевых веществ, отличающихся высокой био­логической активностью и имеющих исключительно важное значение для жизнедеятельности человека. Поэтому они не случайно получили название «витамины», что в переводе с латинского означает «амины, необходимые для жизни». К витаминам относятся 15 групп химических соединений, объединенных общими свойствами:

- выполняют функции катализаторов обменных процессов в организме;

- не синтезируются в организме (или синтезируются в недостаточном количестве);

- относятся к микронутриентам, т.е. их суточную потребность выражают в микроколичествах (мил­лиграммы или микрограммы);

- недостаточное поступление в организм приводит к появлению лабораторных и клинических про­явлений гиповитаминоза.

Суточная потребность в витаминах у здорового человека представлена в табл. 8.

Минеральные соли. Прежние представления о минеральных солях как веществах инертных сменились пониманием их исключительно важной роли в регуляции обменных процессов и важнейших функций организма человек В живом организме, в том числе и человека, непрерывно происходят процессы построения клеток и тканей. Одни клетки погибают, вместо них появляются новые. Для всех этих «ремонтных работ» нужен строительный материал, который организм получает в виде пищевых веществ, в том числе минеральных солей. Поэтому не случайно, что из 88 элементов периодической таблицы Менделеева в живых организмах обнаружено около 40.

Таблица 8

Суточная потребность в витаминах [Крымская, 2009]

Минеральные соли являются незаменимыми пищевыми веществами. В зависимости от содержания минеральных солей в организме человека и потребности в них различают макро- и микроэлементы. Суточная потребность в макроэлеметах исчисляется в граммах (г), а микроэлементов - в миллиграммах (мг) и даже микрограммах (мкг). Какие минеральные вещества относятся к макроэлементам и микроэлементам?

Макроэлементы: калий, кальций, магний, натрий, сера, фосфор, хлор. Микроэлементы: алюминий, медь, ванадий, никель, железо, стронций, йод, селен, кобальт, фтор, кремний, цинк, марганец, хром, молибден. За исключением кальция, фосфора, железа и йода, организм человека не располагает запасами минеральных солей (они также не образуются в нем).

Систематическое поступление в организм человека с пищей минеральных солей - важное условие рационального питания. «Пища, не содержащая минеральных солей, хотя бы она во всем остальном удовлетворяла условиям питания, ведет к медленной голодной смерти, потому что обеднение тела солями неминуемо влечет за собой расстройства питания»,- утверждал известный русский врач-гигиенист Ф. Эрисман.

Минеральные вещества оказывают многообразное воздей­ствие на организм человека. Они входят в состав ферментов и гормонов, образуют материал опорных тканей (кости, хрящи, зубы), участвуют во всех видах обмена веществ, в процессах кроветворения активизируют витамины, а также обеспечива­ют нормальное функционирование нервной, мышечной, сер­дечно-сосудистой и пищеварительной систем. От концентра­ции минеральных солей зависят водно-солевой обмен, регуля­ция осмотического давления в клетках и межклеточных жидкостях и кислотно-щелочное равновесие организма. На­помним, что при различных заболеваниях кислотно-щелоч­ное равновесие нарушается и реакция внутренней среды орга­низма сдвигается в кислую или щелочную сторону. Данные о суточной потребности взрослого здорового человека в минеральных солях представлены в табл. 9.

Таблица 9

Суточная потребность взрослого здорового человека

в минеральных веществах, мг

Особо отметим, что витамины, минеральные соли и вода не являются источниками энергии. В процессе усвоения пищи происходит деструкция высокомолекулярных веществ и превращение их в низкомолекулярные,
что связано с производством энтропии. Воздействие факторов,
нарушающих установившееся стационарное состояние в направлении увеличения энтропии, должно повлечь, в соответствии
с принципом Ле Шателье-Брауна, возникновение в системе про­цессов, направленных на уменьшение энтропии (производство «негэнтропии»). Главным среди этих процессов является синтез в организме так называемых высокоэргических (макроэргиче­ских) веществ типа аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), фосфокреатина, фосфогистидина, фосфоенолпировиноградной
кислоты и др. Эти вещества отличаются сложной структурой
многоатомных молекул, низкими значениями энтропии и значи­тельными запасами свободной энергии в весьма подвижной форме [Ленский, 1989].

Пища организмов чаще всего состоит из соединений, близких по природе к тому, из чего состоят и сами организмы. Удачные сочетания строились из обломков неудачных, и обломки образовали для них естественную питательную среду. Напомним изящное изречение: «Ты – то, что ты ешь». Последствия длительного употребления или неупо­требления какого-либо продукта могут быть весьма серь­езными. Вот один интересный пример. В Австралии сту­денты китайского происхождения, приехавшие из Гонконга, Малайзии, Сингапура и других стран Юго-Восточной Азии, очень плохо переносят молоко. Оно вызывает у них боли в животе, понос, а иногда дело доходит и до более серьезных явлений. Непереносимость молока наблюдалась и после 13 лет жизни в Австралии, и вначале думали о генетическом происхождении этого явления. Специально проведенные исследования показали, что причина в непереносимости лактозы, которая в ко­личестве 50 г вызывает у азиатов точно такие же явления. В грудном возрасте эти люди хорошо переносили молоко, но потом полное неупотребление этого продукта привело к постепенному упадку энзиматической активности. Дей­ствительно, при биопсии слизистой тонкой кишки была установлена значительно более низкая лактазная активность (0,4 ед/г сырого веса), чем у коренных австралий­цев (3,9 ед/г сырого веса) [Брехман, 1976].

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: