Prehrana: opća razmatranja

Nutriciologija je znanost o prehrani koja proučava prehranu i njezinu povezanost sa zdravljem. Nutritivi (hranjive tvari), su spojevi iz hrane koje tijelo rabi za rast, život i dobivanje energije. Hranjive tvari koje se ne mogu proizvesti u tijelu te se stoga moraju uzimati hranom, se smatraju esencijalnima. One obuhvaćaju vitamine, minerale, neke aminokiseline i masne kiseline. Hranjive tvari koje tijelo može proizvesti iz drugih sastavnica, premda također mogu potjecati iz hrane, se smatraju neesencijalnima. Makronutritivi su tijelu potrebni u relativno velikim količinama; mikronutritivi su potrebni u vrlo malim količinama.

Nedostatak hranjivih tvari može izazvati sindrome nedostatka (npr. kvašiorkor, pelagru) ili druge poremećaje (vidi Pogl. 2 na str. 10). Prekomjerni unos makronutritiva može izazvati pretilost (vidi str. 56); prekomjerni unos mikronutritiva može biti toksičan.

Makronutritivi

Makronutritivi sačinjavaju najveći dio prehrane i izvori su energije i glavnih esencijalnih hranjivih tvari. Makronutritivi su ugljikohidrati, bjelančevine (uključujući esencijalne aminokiseline), masti (uključujući esencijalne masne kiseline), makrominerali i voda. Ugljikohidrati, masti i bjelančevine, kao izvori energije, mogu prelaziti jedni u druge; masti daju 9 kcal/g (37,8 kJ/g); bjelančevine i ugljikohidrati daju 4 kcal/g (16,8 kJ/g).

Ugljikohidrati: Ugljikohidrati iz hrane se razgrađuju u glukozu i druge monosaharide. Ugljikohidrati povisuju razinu glukoze u krvi, dajući energiju. Jednostavni ugljikohidrati su sastavljeni od malih molekula, uglavnom monosaharida ili disaharida, koji se brzo apsorbiraju. Složeni ugljikohidrati su sastavljeni od većih molekula koje se razgrađuju u monosaharide. Složeni ugljikohidrati povisuju razinu glukoze u krvi sporije, ali dugotrajnije. Glukoza i saharoza su jednostavni ugljikohidrati; škrob i vlakna su složeni ugljikohidrati.

Glikemični indeks je pokazatelj brzine kojom ugljikohidrat povisuje razinu glukoze u krvi. Raspon vrijednosti iznosi od 1 (najsporije povišenje) do 100 (najbrže povišenje, jednako onom čiste glukoze—vidi TBL. 1–1). Međutim, stvarna brzina porasta ovisi o tome koja hrana se kombinira s ugljikohidratom.

Ugljikohidrati s visokim glikemičnim indeksom mogu brzo povisiti glukozu u krvi do visokih razina. Zbog toga se povisuje razina inzulina, izazivajući hipoglikemiju i glad, što vodi ka uzimanju viška kalorija i debljanju. Ugljikohidrati s niskim glikemičnim indeksom povisuju glukozu u krvi sporije, dovodeći do nižih razina inzulina nakon obroka, i smanjene gladi, zbog čega je uzimanje viška kalorija manje vjerojatno. Ovi učinci dovode do povoljnijeg profila lipida i smanjenja opasnosti od pretilosti, dijabetesa i, ako on već postoji, od njegovih komplikacija.

Bjelančevine: Bjelančevine iz hrane su razgrađuju u peptide i aminokiseline. Bjelančevine su potrebne za održanje tkiva, njegovu izmjenu, funkciju i rast. Međutim, ako tijelo ne dobiva dovoljno kalorija iz tkivnih pohrana (osobito masti) ili iz hrane, bjelančevine mogu biti iskorištene kao izvor energije.

Dok tijelo koristi bjelančevine iz hrane za stvaranje tkiva, postoji neto dobitak bjelančevina (pozitivna ravnoteža dušika). Tijekom kataboličnih stanja (npr. gladovanje, infekcije, opekline), može se iskorištavati više bjelančevina (jer dolazi do razgradnje tkiva) nego što se apsorbira, što dovodi do neto gubitka bjelančevina (negativna ravnoteža dušika). Ravnoteža dušika se najbolje određuje oduzimanjem količine dušika izlučenog mokraćom i stolicom od količine unesenog dušika.

Od 20 aminokiselina, 9 su esencijalne aminokiseline (engl. essential amino acids = EAA); one se ne mogu proizvesti i moraju se unositi hranom. Odraslim ljudima potrebno je 8 EAA; djeca trebaju i histidin.

Tjelesne potrebe za bjelančevinama iz hrane, na osnovi tjelesne težine, su povezane s brzinom rasta, koja se smanjuje od djetinjstva do odrasle dobi. Potreba za bjelančevinama se smanjuje od 2,2 g/kg u djece stare 3 mj., na 1,2 g/kg u petogodišnje djece, do 0,8 g/kg u odraslih. Potrebe za bjelančevinama odgovaraju potrebama za EAA (vidi TBL. 1–2). Odrasli koji pokušavaju povećati mišićnu masu trebaju vrlo malo dodatnih bjelančevina.

Aminokiselinski sastav bjelančevina se uvelike razlikuje. Biološka vrijednost (BV) odražava sličnost aminokiselinskog sastava bjelančevina onome životinjskih tkiva. Savršenu podudarnost predstavljaju bjelančevine jajeta, s vrijednošću od 100. Životinjske bjelančevine u mlijeku i mesu imaju visoku BV (~90); bjelančevine u žitaricama i povrću imaju nižu BV (~40), a neki derivati bjelančevina (npr. želatina) imaju biološku vrijednost 0. Omjer u kojem neke bjelančevine iz hrane međusobno nadomještaju aminokiseline koje drugim bjelančevinama nedostaju (komplementarnost) određuje sveukupnu BV hrane. Preporučene dnevne doze (engl. recommended daily allowances = RDA) bjelančevina uzimaju u obzir pretpostavku da prosječna miješana prehrana ima BV 70.

Masti: Masti se razgrađuju u masne kiseline i glicerol. Masti su potrebne za rast tkiva i stvaranje hormona. Zasićene masne kiseline, česte u životinjskim mastima, su na sobnoj temperaturi krute. Osim palminog i kokosovog ulja, masti biljnog podrijetla su na sobnoj temperaturi tekuće; one sadrže velike količine nezasićenih masnih kiselina ili polinezasićenih masnih kiselina (engl. polyunsaturated fatty acids = PUFA). Djelomičnom hidrogenacijom nezasićenih masnih kiselina nastaju trans masne kiseline.

Esencijalne masne kiseline (engl. essential fatty acids = EFA) su linolna kiselina koja je ω–6 (n–6) masna kiselina i linolenska kiselina, koja je ω–3 (n–3) masna kiselina. Ostale ω–6 kiseline (npr. arahidonska kiselina) i ω–3 masne kiseline (npr. eikozapentaenoična kiselina, dokozaheksaenoična kiselina) su tijelu potrebne, ali se mogu proizvesti iz EFA.

EFA su potrebne za stvaranje raznih eikozanoida, uključujući prostaglandine, tromboksane, prostacikline i leukotriene (vidi i str. 20). Čini se kako ω–3 masne kiseline smanjuju opasnost od koronarne bolesti.

Potrebe za EFA ovise o dobi. Odraslima su potrebne količine linolne kiseline u vrijednosti od najmanje 2% ukupnih kalorijskih potreba, a linolenske kiseline u vrijednosti od najmanje 0,5%. Izvor linolne i linolenske kiseline su biljna ulja. Ulje šafrana, suncokreta, kukuruza, soje, jaglaca, bundeve i pšeničnih klica su izvori velikih količina linolne kiseline. Ulja morskih riba i sjemenki lana, bundeve, soje i kanole su izvori velikih količina linolenske kiseline. Ulja morskih riba sadrže i velike količine nekih drugih ω–3 masnih kiselina.

U SAD–u su glavni izvori trans masnih kiselina u hrani djelomice hidrogenizirana biljna ulja. Trans masne kiseline mogu podići razinu LDL kolesterola a sniziti HDL; one također neovisno povećavaju incidenciju koronarne bolesti.

Makrominerali: Svakodnevno su potrebne relativno velike količine Na, Cl, K, Ca, P i Mg (vidi TBL. 1–3, 1–4 i 5–2).

Voda: Voda se smatra makronutritivom jer je potrebna u količini od 1 ml/kcal (0,24 ml/kJ) potrošene energije, ili oko 2500 ml/dan. Potrebe se mijenjaju uz vrućicu, u toploj ili hladnoj klimi i uz nisku ili visoku vlagu zraka.

Mikronutritivi

Mikronutritivi su vitamini i minerali koji su potrebni u malim količinama (minerali u tragovima) (vidi Pogl. 4 i 5).

Vitamini topivi u vodi su vitamin C (askorbinska kiselina) i osam članova kompleksa vitamina B: tiamin (vitamin B₁), riboflavin (vitamin B₂), niacin, piridoksin (vitamin B₆), folna kiselina, kobalamin (vitamin B₁₂), biotin i pantotenska kiselina.

Vitamini topivi u mastima su retinol (vitamin A), kolekalciferol i ergokalciferol (vitamin D), α–tokoferol (vitamin E) i filokinon i menakinon (vitamin K). Samo se vitamini A, E i B₁₂ u tijelu pohranjuju u značajnijim količinama.

Esencijalni minerali u tragovima su željezo, jod, cink, krom, selen, mangan, molibden i bakar. Osim kroma, svi se oni ugrađuju u enzime ili hormone koji su potrebni za metabolizam. Osim nedostataka željeza i cinka, u industrijaliziranim zemljama su nedostatci mikrominerala rijetki (vidi Pogl. 4 i Pogl. 5).

Nije dokazano da su ostali minerali (npr. aluminij, arsen, bor, kobalt, fluor, nikal, silicij, vanadij) neophodni za čovjeka. Premda nije neophodan, fluor sprječava zubni karijes stvaranjem spoja s Ca (CaF2), koji učvršćuje mineralni matriks zuba.

Svi su minerali u tragovima u velikim količinama toksični, a neki (arsen, nikal i krom) mogu uzrokovati rak.

Ostale hranjive tvari

Dnevna ljudska prehrana tipično sadrži čak 100.000 spojeva (npr. kava ih sadrži 1000). Hranjivih tvari je od njih samo 300, od kojih su tek neke esencijalne. Međutim, mnoge tvari koje nisu hranjive su korisne. Primjerice, dodaci hrani (aditivi) (npr. konzervansi, emulgatori, antioksidansi, stabilizatori) poboljšavaju proizvodnju i stabilnost hrane. Tvari u tragovima (npr. začini, mirisi, boje, fitokemijska sredstva, mnoge druge prirodne tvari) poboljšavaju izgled i okus hrane.

Vlakna različitih oblika (npr. celuloza, hemiceluloza, pektin, gume) povećavaju pokretljivost crijeva, sprječavaju opstipaciju i pomažu pri nadzoru divertikuloze. Smatra se kako vlakna ubrzavaju izbacivanje tvari koje uzrokuju rak, a koje stvaraju bakterije u debelom crijevu. Epidemiološki dokazi snažno potvrđuju povezanost između raka debelog crijeva i malog unosa vlakana, te povoljni učinak unosa vlakana kod funkcionalnih poremećaja crijeva, Crohnove bolesti, pretilosti i hemoroida. Topiva vlakna (koja se nalaze u voću, povrću, zobi, ječmu i mahunarkama) smanjuju porast glukoze i inzulina nakon obroka pa mogu sniziti razinu kolesterola.

Tipična zapadnjačka prehrana sadrži malo vlakana (oko 12 g/dan) zbog visokog unosa prerađenog pšeničnog brašna i malog unosa voća i povrća. Preporučuje se povećanje unosa vlakana uzimanjem više povrća, voća i žitarica s visokim udjelom vlakana na oko 30 g/dan.