Что мы едим? Микрокомпоненты питания

Все знают, что пища состоит из жиров, белков и углеводов. Давайте посмотрим на них с точки зрения мозга.

Углеводы – это молекулы – источники энергии, тот «бензин», на котором работает каждая наша клетка и организм в целом. Главный углевод – глюкоза, вещество, которое растения «добывают» в процессе фотосинтеза. А дальше мы, будучи животными, отнимаем у них этот углевод, съедаем его, и каждая наша клеточка получает энергию. Когда мы едим что-нибудь сладенькое, то получаем глюкозу или похожую на нее фруктозу в чистом виде. Но чаще мы потребляем полимер глюкозы – крахмал.

Растения предпочитают запасать глюкозу именно в виде крахмала, поэтому очень многие компоненты пищи являются крахмалосодержащими. Суточная доза углеводов – 200–300 граммов при умеренной физической нагрузке. Если у вас совсем плохо с активностью и вы целый день сидите за компьютером, то потребность в углеводах может быть заметно меньше. А если у человека большая нагрузка, например он целыми днями разгружает вагоны, то его потребность в углеводах может возрасти до 500 граммов в сутки.

Около 300–400 граммов глюкозы хранятся в печени и мышцах (помните, они используют ее, если мы забыли или не успели поесть). То есть примерно двухсуточный запас глюкозы мы носим с собой. Так что если вы вдруг решили похудеть и уже целые сутки героически ничего не едите, не надейтесь: до запасов жира ваш организм еще не добрался. Он будет расходовать припасенную глюкозу, а жир пойдет в дело только на 3–4 сутки. Увы.

Жиры, или липиды, – это тоже энергия. В сутки человеку нужно примерно 60–80 граммов жиров, 80 граммов – при высокой активности, 60 – при умеренной. А если физическая нагрузка совсем маленькая, то цифру можно уменьшать и дальше.

Помимо того, что жиры – это энергия, они еще и строительный материал. Углеводы в этом плане практически бесполезны, а из жиров построены мембраны всех наших клеток. С точки зрения этой функции гораздо ценнее именно растительные жиры. Они как строительный материал для мембран подходят намного лучше, их молекулы более гибкие. А вот животные жиры – это прежде всего энергия.

Поэтому выбор между сливочным маслом и подсолнечным достаточно очевиден в пользу последнего, которое состоит из более подвижных, гибких молекул. Именно из них можно собирать такие же гибкие клеточные мембраны. Это жизненно необходимо, потому что любое наше движение связано с деформацией клеток, а значит, мембраны должны быть эластичными и упругими.

Белки. Их взрослому человеку нужно примерно 1,2–1,3 грамма на килограмм веса в сутки. Белки, как известно, состоят из аминокислот. Двадцать типов аминокислот входят в состав каждого белка. Примерно половину из них мы не умеем синтезировать сами и должны получать извне, с едой. Кстати, мы не умеем делать и молекулы, похожие на растительные жиры. Подобные компоненты пищи, которые наши клетки не умеют сами синтезировать, называют незаменимыми. Это отдельная тема, и она немного обидная, поскольку мы привыкли считать себя венцом эволюции, а на самом деле не умеем сами вырабатывать десятки веществ и вынуждены их съедать. Дрожжи, например, или кишечная палочка все нужные им вещества умеют синтезировать сами. Да, в этом мы проигрываем даже дрожжам!

Дело в том, что животные по ходу эволюции действительно утратили множество ферментных систем, которые создают, например, витамин А или часть аминокислот. Причина проста – все это имеется в пище, и острой потребности в синтезе этих молекул не было. Зачем напрягаться и производить, если можно съесть? Если какой-нибудь вариант синтеза терялся, это проходило незаметно для организма. Но с развитием цивилизации, когда наша пища во многом стала искусственной или обработанной, человечество наконец-то это заметило – мы вплотную столкнулись, например, с авитаминозами, о которых наши предки знать не знали.

Диетологи теперь говорят: «Есть белки полноценные и неполноценные». Неполноценные белки не содержат в правильной пропорции все 20 аминокислот, а полноценные – содержат. Полноценные имеют прежде всего животное происхождение. Приближаются к ним по качеству белки бобовых. А вот злаки уже существенно отстают: чтобы «набрать» достаточно каждой из аминокислот, их нужно съесть примерно в полтора раза больше.

А поскольку все хорошо в меру, избыток белков в пище также не полезен. При распаде излишка аминокислот выделяется много азотсодержащих отходов: аммиак, мочевина и мочевая кислота. Это, в свою очередь, очень вредит печени и почкам. Кстати, мясоедам тоже следует контролировать свою любовь к стейкам и шашлыку.

Зачем мы едим? Распознавание вкуса пищи

Питание позволяет решить две задачи: получить энергию и строительные материалы для синтеза новых клеток и для восстановления и ремонта уже имеющихся. Энергия – это прежде всего глюкоза. Поэтому в ходе эволюции возникли специальные чувствительные белки-рецепторы – настроенные на глюкозу и сходные с ней молекулы. Эти белки появляются уже у одноклеточных, например у инфузорий. У рыб они распределены по всей поверхности тела. У сухопутных позвоночных находятся в первую очередь на языке.

Сладкий вкус – это сигнал о том, что в пище есть глюкоза или похожие на нее вещества. А значит, есть энергия, и это хорошо.

В итоге наш мозг так врожденно сконфигурирован, что появление глюкозы в пище вызывает не только запуск пищевых рефлексов на уровне продолговатого мозга и моста, но и положительные эмоции на уровне гипоталамуса и базальных ганглиев.

Рис. 2.3. Уровни передачи вкусовой информации:

А – вкусовые рецепторы языка;

Б – вкусовые центры ствола головного мозга (продолговатый мозг и мост, таламус и гипоталамус);

В – вкусовой центр коры больших полушарий (островковая доля);

показана также передача кожной чувствительности от языка в переднюю часть теменной доли (постцентральная борозда)

Сигнал от вкусовых центров продолговатого мозга и моста поднимается в гипоталамус, таламус и далее – в островковую кору больших полушарий (рис. 2.3).

На рисунке показана также передача кожной чувствительности от языка в переднюю часть теменной доли (постцентральная борозда).

Выделяют четыре классических вкуса: кислый, сладкий, горький, соленый. Каждый из них говорит о том, что в пище есть какие-то полезные вещества или, наоборот, слишком много вредных.

Но четыре вкуса – это далеко не все, иначе шеф-поварам в ресторанах пришлось бы тяжко. Мы знаем о существовании других вариантов, в частности реакции на глутамат. Или, как говорят еще, на белковый вкус.

На самом деле про белковый вкус человечество знает уже больше века, но почему-то до сих пор этот факт часто преподносят как некую научную новинку.

Глутамат – основная часть молекулы глутаминовой кислоты, которая в числе 20 других аминокислот составляет белки. Именно глутамата больше всего в любом белке. Появление его вкуса в пище сигнализирует, что мы едим необходимые нам «строительные материалы». Белки у нас используются в основном для того, чтобы создавать и обновлять собственный организм. Получается, что глутамат – это хорошо.

Поэтому появление глутамата в пище тоже вызывает положительные эмоции, он нравится нам, мы ищем и предпочитаем такую еду.

Глутамат уже более 100 лет используют в качестве пищевой добавки. Почему-то он иногда называется «усилитель вкуса» и имеет спорную репутацию. Никакой он не усилитель, он сам по себе – источник мощного глутаматного (белкового) вкуса. Им богаты сыр, мясо, грибы. Много его в морской капусте, соевом соусе. Все эти продукты украшают нашу жизнь, делают блюда вкуснее. Глутамат можно просто купить в больших супермаркетах в чистом виде. Если посыпать им любую еду, она действительно станет для нас вкуснее. Например, сдобрили им вареную капусту – и уже вкус у нее такой, будто овощ сварили в мясном бульоне, а это приятно.

Когда кто-то нападает на применение глутамата, называет его очередной «белой смертью», он, как правило, сильно перегибает палку. Потому что глутаминовая кислота – это вещество, которое содержится в самых обычных белках. В сутки с обычной едой мы получаем 5–10 граммов глутамата. Поэтому если вы добавили в блюдо еще 2–3 грамма, никакого вреда от этого не будет. Но все-таки в больших количествах это вещество может вызывать проблемы, и, как и все прочее, оно хорошо в меру.

По иронии судьбы глутамат, глутаминовая кислота – одновременно главный возбуждающий нейромедиатор нашего мозга. Не меньше половины нейронов (а в коре больших полушарий, по некоторым оценкам, – до 60 %) передают сигналы за счет выделения в синапсах глутамата. Поэтому когда его определили как нейромедиатор, некоторые исследователи очень долго не могли и не хотели в это верить. Как может вещество, которое мы едим ежедневно в таких больших количествах, вдруг выполнять в мозге столь тончайшую и важнейшую функцию? Но оказалось, что это так.

Дальше – больше. Упомянутый гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) очень плохо пропускает эту аминокислоту. Получается, что тот глутамат, который мы съели, и тот, который в мозге, – это разные глутаматы. Химически это, конечно, одна и та же молекула, но проход через ГЭБ для пищевого «усилителя вкуса» обычно закрыт. Тем не менее, если вы одномоментно съели 5, а то и 10 граммов этого вещества, какие-то его количества в мозг все же проникнут и способны подействовать возбуждающе. Переедание обогащенной глутаматом пищи может привести к учащенному сердцебиению, повышению давления крови, всплескам эмоций.

Вывод: не надо переедать глутамат. Это явление диетологи и медики в свое время назвали «синдром китайского ресторана», поскольку в восточно-азиатских – японской, китайской – кухнях действительно используется много соевого соуса и других подобных приправ, серьезно обогащенных глутаматом. А если, например, у человека и без того гипертония, в такие рестораны ему нужно ходить с большой осторожностью. Но ведь так иногда хочется! Вкусно же. В том числе за счет этого вещества. С другой стороны, в строго контролируемых экспериментах эффекты пищевого глутамата, как правило, не обнаруживаются. Так что вопрос остается открытым, как и в случае других пищевых аминокислот, обладающих потенциальной нейротропной активностью, – лизина, триптофана, тирозина.

Горький вкус – зачем он вообще нужен? Когда мы ощущаем во рту что-то неприятное, то, как правило, сразу выплевываем эту гадкую еду. Откуда этот рефлекс? Оказывается, определенные клетки на языке, чувствительные к горькому вкусу (а их больше всего на корне языка, в самой глубинной части ротовой полости), реагируют на так называемые растительные алкалоиды. Горький вкус вызывают растительные токсины – молекулы, которые растения в ходе своей эволюции сформировали для защиты от животных, желающих ими полакомиться. Это, по сути, яды разной степени тяжести. Какой-нибудь куст защищается токсинами от коровы. А корове нужно эти токсины различать, чтобы не отравиться. Поэтому и появились рецепторы горького вкуса – у человека их 43 типа, и они реагируют на появление токсинов. И они же, соответственно, останавливают жевание, глотание и заставляют нас выплевывать еду, если у нее неприятный горький вкус. «Плюнь бяку!» – говорят они нам. Конечно, чуть-чуть горечи порой украшает вкус блюда, делает его более интересным, разнообразным. Например, многие любят кофе без сахара или горький тоник. Но избыток такого вкуса никто не выдержит, это будет очень сильный «удар» по центрам отрицательных эмоций. Кто не пробовал – может сорвать листик алоэ и пожевать его хотя бы 5 секунд. Гарантирую, что этот опыт вы запомните на всю оставшуюся жизнь, потому что такая сильная горечь действительно впечатляет.

…Итак, если вы уже оклемались после дегустации алоэ, продолжим говорить о вкусах.

Еще один ключевой вкус – это NaCl. Привычная нам соль.

Концентрация поваренной соли в крови – очень важный показатель. Натрий нужен для нормальной работы сердца и нервных клеток.

Судя по всему, наши предки, тропические обезьяны, жили в условиях постоянного дефицита натрия. Калия, еще одного важнейшего минерального элемента, в растительной пище много, и его недостатка не возникает. Натрия же в «изначальной» еде человечества было маловато, а организму он нужен. Поэтому частью вкусовой системы стали рецепторы, реагирующие на соленое и позволяющие эффективно находить вожделенные источники натрия. В итоге слегка подсоленная еда для нас приятнее, чем вовсе не соленая.

Конечно, избыток NaCl нарушает обменные процессы, и поэтому пересол – плохо. Но в меру соленая пища – хорошо. Называть NaCl «белой смертью» – явное преувеличение, ведь в сутки для нормальной работы организма нам нужно 5–7 граммов поваренной соли.

Еще, конечно, нам нужна вода. Не так давно обнаружили, что у нас на языке есть специальные водяные – аквапориновые — рецепторы. Оказалось, что это молекулы, которые родственны молекулам, работающим у нас в почках и помогающим формировать мочу. Эта система водного обмена связана и с языком, и с ощущением того, что мы, собственно, пьем воду.

Главным «управляющим» этого процесса также является гипоталамус. В средней его зоне рядом с центрами голода и пищевого насыщения находится центр жажды, который постоянно измеряет концентрацию NaCl в крови.

Если для глюкозы идеал – это 0,1 %, то для NaCl – 0,7–0,8 %. Соответственно, если соли становится очень много, мы ощущаем жажду – надо попить воды. А если ее слишком мало, то нам хочется съесть чего-нибудь солененького. Вкусовые предпочтения меняются в зависимости от обстоятельств. Сигналы из гипоталамуса (в форме гормона вазопрессина) уходят к почкам, которые меняют концентрацию мочи, для того чтобы стабилизировать содержание NaCl в организме.

Одно из последних открытий в области физиологии вкуса – обнаружение рецепторов жирного. Да, оказывается, есть и такие. Их нашли сначала у белой крысы, а в 2015 году – у человека. Жирная пища для нас вкуснее, чем нежирная, к печали всех диетологов. Так уж сложилось. И еще раз подчеркнем: жиры – это не только калории, но и важнейшие строительные материалы для мембран наших клеток.

Целостное восприятие вкуса

На нашем языке есть специальные небольшие возвышения, которые называются вкусовыми сосочками. Вы наверняка помните это из школьного курса биологии. В состав сосочков входят вкусовые почки – скопления клеток, чувствительных к разным типам вкуса. Помимо горького, кислого, соленого, сладкого, мы знаем о существовании белкового вкуса, а также о реакции на воду и жиры.

Сигнал от языка, от ротовой полости передается сначала в продолговатый мозг и мост. Здесь находятся центры, связанные с врожденным восприятием вкуса и запуском реакций жевания, глотания, слюноотделения, выплевывания. После продолговатого мозга и моста вкусовая чувствительность через таламус – главный информационный фильтр головного мозга – передается в кору больших полушарий. Центры вкуса находятся у нас в островковой доле. Там на дне боковой борозды расположены нейроны, воспринимающие вкусовые раздражители (см. рис. 2.3, В).

Но то, что мы называем целостным восприятием вкуса, на самом деле не только вкусовые сигналы. Сюда же нужно добавить обонятельную информацию и кожную чувствительность. В конце концов, запах еды и ее консистенция тоже очень важны. Кто-то не переносит того, как пахнет баранина, а кому-то тяжело выпить кисель, потому что «он похож на сопли». Во время насморка всякая пища становится для нас практически безвкусной. Мы едва ли сможем быстро съесть слишком горячий суп. А про манную кашу с комочками, ненавидимую многими с детства, думаю, и говорить не стоит.

Целостное вкусовое восприятие – это соединение трех потоков сигналов: собственно вкуса, запаха и кожной чувствительности.

К этому добавляется целый ряд ощущений, которые мы традиционно считаем вкусовыми, но на самом деле они – кожные. Это наше восприятие пряностей и ментола. То, что мы чувствуем от перца, горчицы, корицы, ванили, ментолового холодка, – относится к тому, что мы осязаем кожей. Это легко проверить. Например, перцовый пластырь или горчичник, приклеенный на спину, тоже будто жжется, хоть и не так сильно, как на языке. Бывают шампуни – нанесешь такой на голову, и коже становится холодно – там много ментола.

Важнейшую роль в процессах вкусовой чувствительности, как уже неоднократно упоминалось, играет гипоталамус. Особенно когда мы говорим о потребностях и эмоциях, о пище как источнике радости и удовольствия. Ведь наверняка все согласятся с тем, что еда для нас – не просто «поел и пошел», но зачастую позитивные и даже прекрасные переживания, а еще культура и эстетика.

Так вот. В гипоталамус поступает сигнал о том, что мы прямо сейчас жуем и глотаем хорошую, очень хорошую еду. В результате генерируются положительные сигналы, позитивный эмоциональный фон. И он направляет, подталкивает кору больших полушарий запоминать, что мы сделали, чтобы так удачно поесть. Название ресторана, рецепт блюда, превосходно подобранный соус или напиток. И наоборот: у нас возникает отрицательная эмоция, если мы съели что-то не то, особенно если потом всю ночь провели в санузле, а то и попали на больничную койку. Тогда кора больших полушарий «мотает на ус», чего в дальнейшем делать не стоит и какой продукт лучше не есть. В каком кафе мы отравились и что все-таки не стоит экспериментировать со «слегка просроченными» морепродуктами.

Память об отравлениях у нас крайне прочная. Вы могли в два-три года чем-то отравиться и уже давно об этом забыли, и даже ваши родители не помнят о том случае. А вот ваш гипоталамус и кора больших полушарий помнят. И вам почему-то до сих пор не нравится, например, рыба, помидоры или еще что-то. Так что если вы не любите определенный тип пищи, то это часто бессознательная (подсознательная) память о детских отравлениях. Либо это какая-то (скорее всего, уже бывшая) пищевая аллергия, когда ваша иммунная система на те же помидоры или рыбу реагировала как на вторжение инфекционных агентов и возникало воспаление. Диатез у детей, который порой приобретает катастрофические формы, связан именно с этим.

Встречаются и более тяжелые варианты пищевой патологии, например целиакия (непереносимость белка глютена), но это специальная тема.