Питание и долголетие

Медведев Жорес Александрович

Полноценные и неполноценные белки

Почти все известные типы белков, их в любом организме многие тысячи, образованы из двадцати аминокислот. Одиннадцать аминокислот могут образовываться в клетках и тканях человека из других соединений. Они обозначаются поэтому как заменимые. Девять аминокислот – лейцин, лизин, валин, изолейцин, фенилаланин, треонин, гистидин, метионин и триптофан относятся к группе незаменимых. Способность к их синтезу была утрачена у позвоночных животных, и они обязательно должны поступать в организм с пищей или образовываться микрофлорой кишечника, как это происходит у травоядных животных. Полноценным в пище считается такой белок, аминокислотный состав которого соответствует аминокислотному составу тканей и органов человека, прежде всего по незаменимым аминокислотам. Эталоном полноценного белка принято, естественно, считать суммарный белок материнского молока. Состав этого белка по незаменимым аминокислотам показан в таблице.

Содержание незаменимых аминокислот в белках женского молока, %

Любые индивидуальные животные белки несколько отклоняются от этого идеального состава. В белках мяса, например, больше лизина (8,5%), но меньше изолейцина (4,7%). В белках куриного яйца больше треонина и метионина (соответственно 5 и 3,1%), но меньше лизина (6,9%). Тем не менее почти все животные белки относятся к категории полноценных. Исключение составляют лишь кератины – белки, из которых образованы волосы, ногти, копыта, рога, перья и другие защитные белковые структуры. Кератины состоят в основном из коротких аминокислот – глицина, аланина и валина и серосодержащего цистеина, что обеспечивает прочность белкового волокна, дополнительно скрепленного дисульфидными связями. Они нерастворимы в воде и не расщепляются ферментами.

Белки большинства растений существенно отличаются от белков животных. Большая часть растительных белков потребляется человеком в форме зерен, бобов, клубней и других запасных органов, в которых белки являются не резервом аминокислот, а резервом азота и серы. Листья растений способны к синтезу всех двадцати аминокислот, но необходимые для этого азот и сера должны поступать из почвы или из резервных органов. Белки внутриклеточных структур растений близки по составу животным белкам, тогда как белки запасных органов заметно отличаются от животных. В белках зерен пшеницы содержится лишь 2,7% лизина, то есть в три раза меньше, чем в белках молока. В белках кукурузы мало не только лизина (2,6%), но и триптофана (0,7%). В белках гороха снижено содержание метионина. Белки риса и ржи являются наиболее близкими животным белкам. Поскольку синтез животных белков требует наличия определенных пропорций незаменимых аминокислот, то для удовлетворения суточной потребности человека в 70 г полноценного белка требуется 220 г белка кукурузы, 210 г белка пшеницы, 150 г белков гороха или фасоли и только 140 г белков риса или ржаного хлеба. Структурные белки растительных клеток более полноценны, чем запасные. Наиболее полноценными по аминокислотному составу среди растительных источников питания являются белки спаржи, цветной капусты, брокколи, семян тыквы и грибов, особенно молодых, еще растущих. В среднем при потреблении в основном растительной пищи ее белки утилизируются в синтезе белков тканей человека лишь на 40 – 50%, и больше половины их аминокислот используется в энергетическом обмене, при котором излишние амино– и амидогруппы и сера удаляются через почки. Растительные продукты, если ими удовлетворяется потребность в белках, приводят к значительно большему объему синтеза мочевины, чем животные продукты в пересчете на эквивалентное содержание незаменимых аминокислот. Именно поэтому при преимущественно растительной диете удовлетворение потребностей организма в энергии может быть достигнуто таким объемом пищи, который не обеспечивает баланса белков.

Эволюция типов белкового питания

Эволюционные изменения, которые привели к появлению среди высших приматов самых ранних предков человека, были связаны с необходимостью поисков новых источников питания. Большинство приматов являются всеядными в лесных тропических биоценозах. Однако в основном они все же зависят от растительной пищи и не ведут активной охоты. К настоящему времени процесс эволюции человека изучен достаточно полно не только анатомически, но и генетически. Прямостоячие предки человека (Homo erectus) появились около 2 млн лет назад, и их разделение на две ветви, неандертальцев и предков современного человека (Homo sapiens), происходило в течение длительного времени 300 – 700 тыс. лет назад [5]. Анатомические и физиологические изменения в организме предков человека обеспечивали приспособление к увеличению в их питании доли животных продуктов, добываемых охотой. Современный тип людей появился около 45 тыс. лет назад, в период, когда неандертальцы также имели свои поселения в Южной и Центральной Европе. Существует много разных объяснений, почему неандертальцы полностью вымерли около 28 тыс. лет назад, тогда как современный человек начал расселение по всем континентам. Очень часто это связывают с лучшей способностью первобытного человека обеспечивать себя продуктами питания за счет более разнообразных растительных и животных источников [6]. Неандертальцы, обладая сильнее развитой мускулатурой, обеспечивали свое пропитание главным образом охотой, в то время как люди, в дополнение к охотничьей добыче, продолжали питаться разнообразной растительной пищей, которая составляла не менее половины общего баланса. Поэтому они оказались лучше адаптированными к изменениям климата и способными к миграции в новые районы. Часть племен мигрировала вдоль побережья на север, достигая арктических морей Чукотки и Аляски, которые в то время еще не были разделены проливом. В процессе этой миграции они приспосабливались в основном к животной пище. Другие племена создавали поселения вдоль рек в Северной Африке и Ближней Азии, переходя к кочевому скотоводству (разведение овец и коз) и к орошаемому земледелию (выращивание пшеницы и некоторых других злаков).

Появление сельскохозяйственных цивилизаций около 10 тыс. лет назад радикально изменило питание людей. Доля животных продуктов в сельскохозяйственных оседлых цивилизациях снизилась до 10% общего баланса. Возник хронический дефицит белков, который при смене многих поколений привел к уменьшению роста людей. Люди, жившие в Европе около 30 тыс. лет назад и занимавшиеся охотой и собирательством, были в среднем на 16 – 18 см выше, чем их потомки в сельскохозяйственных районах Анатолии и Междуречья [7]. В античной греческой, а затем и римской цивилизациях, в которых основной продовольственной культурой стала пшеница, все показатели здоровья людей продолжали ухудшаться. В китайской сельскохозяйственной цивилизации рис вместе с богатой белками соей обеспечивали значительно лучший белковый баланс. Рожь, ставшая главной культурой в Северной Европе, также была более полноценной культурой, чем пшеница. Предки скандинавских народов и славян благодаря обширным лесам дополняли свою диету охотой и сбором грибов в значительно большей степени, чем античные народы в Южной Европе. Наиболее плохим было питание населения Западной Европы в период Средневековья. Pост мужчин, составлявший в V – IV вв. до н. э. 173 см, уменьшился в VII в. до 166 см, причем жители городов были ниже, чем крестьяне [8]. Однако кочевые племена Северной Африки и Азии и северные народности, которые расселялись вдоль берегов арктических морей в Азии, Америке и в Европе и питались преимущественно животной пищей, страдали, напротив, от избытка белков и жиров, что приводило к отбору генетических популяций с другим характером обмена веществ.

Открытие палеонтологами того факта, что здоровье первобытных людей было значительно лучше, чем людей последующих цивилизаций, не прошло без внимания диетологов. В 1975 г. в США вышла книга «Диета каменного века» [9], быстро завоевавшая популярность. Автор книги, специалист по желудочно-кишечным заболеваниям, полностью исключал из рекомендуемой диеты зерновые культуры, молоко, сахар, масла и растительные жиры. Блюда составлялись из мясных и рыбных продуктов, устриц, улиток и т. п. с дополнением листовых и корневищных овощей и фруктов. Однако современная пищевая промышленность не может обеспечить людям набор продуктов тропического и субтропического лесного биоценоза.

Белково-жировая диета эскимосов

Эскимосы, чукчи и другие племена, расселившиеся много тысяч лет назад по арктическим берегам Чукотки, Камчатки, Ямала, Норвегии, Гренландии, Аляски и Канады, питались преимущественно животной пищей. Они охотились на тюленей, моржей, полярных медведей и птиц. Дополнительными источниками питания были тундровые олени и рыба, изредка киты. Клюква, брусника и некоторые другие ягоды короткого тундрового лета и корневища растений обеспечивали эскимосов витамином С. Шли в пищу и прибрежные водоросли. Печень рыб и других морских животных была богата витаминами A, D и E. Наиболее полноценным продуктом были яйца птиц. Растительные продукты у жителей тундры составляли меньше 10% общего баланса калорий. Необходимая организму глюкоза в этом случае образовывалась из аминокислот. Энергетический баланс на 60 – 70% обеспечивался жирами. В диете эскимосов было много холестерина. Первые научные исследования особенностей питания и состояния здоровья эскимосов (инуитов) Аляски и Канады проводились врачами арктических экспедиций в начале прошлого столетия [10]. Позже такие исследования стали более систематическими, и в 1962 г. в США начал выходить международный журнал «Арктическая антропология» (Arctic Anthropology), в котором публиковались статьи об особенностях анатомии, физиологии и биохимии северных народов. Неожиданным было то, что среди эскимосов и других северных народов не наблюдалось сердечно-сосудистых заболеваний, диабета, ожирения и других типичных патологий западных стран. Закономерно появилась теория, связывавшая это с их диетой. Однако предположение, что именно такая диета является наиболее здоровой, не получило подтверждения. Систематические исследования показали, что у арктических аборигенов, которые относятся к монголоидной расе, многие физиологические и анатомические признаки отличаются от индоевропейских рас. За много тысяч лет потребления преимущественно животной пищи происходил отбор, стимулировавший появление более активной переработки аминокислот в глюкозу и лучшей нейтрализации аммония и амидных групп. Это обеспечивается большим размером печени и относительным увеличением размеров почек и мочевого пузыря. Белковая диета считается мочегонной, и при ней необходимо выпивать большое количество воды. Хотя у эскимосов не обнаруживалось типичных болезней западных цивилизаций, средняя продолжительность их жизни на десять лет короче, чем у американцев, канадцев или датчан, переселившихся на Аляску или в Гренландию [11].

Современная диета и белковый баланс

Рост благосостояния в западных странах и отмена после вой ны карточной системы распределения продуктов сопровождались значительным улучшением питания населения. Расширился ассортимент продовольственных продуктов, исчезли витаминный и белковый дефициты. Увеличивалась пропорция животных продуктов в диетах. Но вскоре главные проблемы со здоровьем людей стали возникать из-за излишков калорий и все большей и большей степени замещения домашней кулинарии продуктами пищевой промышленности, ресторанов, кафе и продовольственных автоматов. Городские продовольственные рынки, обеспечивавшие прямые связи между производителями сельскохозяйственной продукции и ее потребителями, вытеснялись супермаркетами, которые начинали диктовать свои условия и нормативы фермерам. И последние стали приспосабливаться не к вкусам и потребностям городских жителей, а к условиям конкуренции между разными торговыми и промышленными монополиями. Уменьшалось сортовое разнообразие культур, и исчезали сезонные различия в поставляемой продукции. Ресторанные сети быстрого питания готовят картофельные чипсы только из одного типа картофельных клубней, приспособленных к техническим средствам обработки. Мировые сети супермаркетов реализуют помидоры, отобранные не по вкусу и аромату, а по плотности и толщине кожуры, что гарантирует хорошую транспортабельность и длительный срок хранения на полках магазинов. Ускоренный рост сельскохозяйственных животных обеспечивается гормональными инъекциями и комбинированными кормами. Куры выращиваются в клетках на птицефабриках в тесноте и на искусственном питании с добавлением гормонов и антибиотиков. Гормонами стимулируется круглогодичная лактация коров. Повсеместно увеличивалась доля продовольствия, которое поступает потребителям в консервированном виде.

Сравнительные исследования показали, что при домашней кулинарии баланс калорий лучше соответствует энергетическим потребностям и физиологическим нормам. Готовя дома, люди придерживаются старых традиций, унаследованных от родителей. Было подсчитано, что при домашнем питании средний американец потребляет в день не больше 2 500 – 2 700 ккал и около 100 г смешанных животных и растительных белков. На долю белков в этом случае приходится около 15 – 16% общего баланса калорий, что соответствует физиологическим рекомендациям. При покупке готовых блюд в ресторане, кафе или супермаркете потребляемый баланс калорий возрастает на 50 – 70% и масса белков в диете, в расчете на полноценный белок, увеличивается до 180 г [12]. Эпидемию ожирения большинство диетологов объясняют именно отказом от доминировавшего в прошлом домашнего питания и развитием промышленных пищевых корпораций, прибыли которых зависят от объемов торговли.

Диета Аткинса и другие низкоуглеводные диеты

Различные диеты, особенностью которых является высокое содержание белков и жиров и уменьшение доли углеводов, периодически появлялись с давних времен. Начало таким диетам положила небольшая книга англичанина Уильяма Бантинга «Письмо об ожирении, обращенное к публике», впервые изданная в Лондоне в 1863 г. [13]. Эта книга выдержала четыре издания в течение первых десяти лет. У. Бантинг, богатый владелец похоронного бюро, обслуживавшего британскую аристократию, страдал от сильного ожирения. Ему не помогали никакие диеты, гребля, турецкие бани и все прочие рецепты похудения того времени. При росте 160 см 65-летний Бантинг весил 202 фунта (91 кг). Один из его друзей, хирург Уильям Харвей (William Harvey), прописал ему осенью 1862 г. диету, почти не содержавшую углеводов. Они заменялись увеличенными порциями мясных, молочных и рыбных блюд. Через три месяца вес Бантинга снизился до 184, а еще через полгода до 156 фунтов. Он соблюдал эту диету до самой смерти и умер в возрасте 81 года. По тем временам диета Бантинга, состоявшая из бекона, яиц, сыров, мяса, паштетов, дичи, рыбы, была доступна лишь богатым людям. Но основные слои населения Англии от ожирения тогда и не страдали. О книге Бантинга вскоре забыли и вспомнили лишь недавно в связи с широкой рекламой аналогичной диеты, разработанной американским хирургом Робертом Аткинсом. Его книга «Революция в диете», вышедшая в 1992 г. в Нью-Йорке, быстро стала бестселлером [14]. В течение десяти лет (1993 – 2003 гг.) диета Аткинса оставалась наиболее популярной, и в некоторые годы в США ей следовали до 30 млн человек. В этой диете учитывалось увлечение американцев ресторанной едой.