Nutricionizam je znanost koja proučava prehranu i njezinu povezanost sa zdravljem. Nutrijenti su kemijski spojevi u hrani koje tijelo rabi za rast, održavanje životnih funkcija i dobivanje energije.
Esencijalnim hranjivim tvarima se smatraju one koje tijelo ne može samostalno proizvesti nego se moraju unijeti prehranom. Oni uključuju
Neesencijalnim hranjivim tvarima se smatraju one koje organizam može samostalno proizvesti iz drugih tvari, iako i one mogu biti unesene hranom.
Makronutrijenti su potrebni organizmu u relativno velikim količinama, dok su mikronutrijenti potrebni u malim količinama.
Nedostatak makronutrijenata može rezultirati pothranjenošću, dok nedostatak pojedinih mikronutrijenata može dovesti do specifičnih sindroma deficijencije (npr. kvašiorkor, pelagra). Prekomjerni unos makronutrijenata može dovesti do pretilosti i s njom povezanih poremećaja, dok suvišak mikronutrijenata može biti toksičan. Također, ravnoteža unosa različitih vrsta hranjivih tvari, kao što je npr. omjer nezasićenih i zasićenih masnih kiselina, može utjecati na razvoj bolesti.
Makronutrijenti
Makronutrijenti čine glavninu prehrane, izvor su energije i mnogih esencijalnih hranjivih tvari. U makronutrijente ubrajamo ugljikohidrate, bjelančevine (uključujući esencijalne aminokiseline), masti (uključujući esencijalne masne kiseline), makrominerale i vodu. Ugljikohidrati, masti i bjelančevin su međusobno izmjenjivi izvori energije; metabolizmom masti dobije se 9 kcal/g (37,8 kJ/g), dok se sagorijevanjem bjelančevina i ugljikohidrata dobije 4 kcal/g (16,8 kJ/g).
Ugljikohidrati
Ugljikohidrati iz hrane se razgrađuju na glukozu i druge monosaharide. Ugljikohidrati povisuju razinu glukoze u krvi te tako opskrbljuju organizam energijom.
Jednostavni ugljikohidrati su sastavljeni od malih molekula, uglavnom monosaharida ili disaharida, koji se brzo apsorbiraju i stoga naglo podižu razinu glukoze u krvi.
Složeni ugljikohidrati su sastavljeni od većih molekula koje se razgrađuju na monosaharide. Složeni ugljikohidrati povisuju razinu glukoze u krvi sporije i tijekom dužeg perioda.
Primjer jednostavnih ugljikohidrata su glukoza i saharoza, dok su primjer složenih škrob i vlakna.
Glikemijski indeks je mjera za brzinu kojom razina šećera u krvi raste nakon konzumiranja određene vrste ugljikohidrata. Raspon vrijednosti iznosi od 1 (najsporiji porast) do 100 (najbrži porast, jednak onome čiste glukoze—vidi Tablicu vidi tablicu). Međutim, stvarna brzina porasta ovisi o tome čime se određeni ugljikohidrat kombinira prilikom konzumacije cjelokupnog obroka.
Glikemijski indeks pojedinih namirnica
|
Kategorija
|
Hrana
|
Indeks*
|
|
* Vrijednosti se mogu razlikovati.
|
|
Grahorice
|
Grah
|
33
|
|
|
Crvena leća
|
27
|
|
|
Soja
|
14
|
|
Kruh
|
Raženi
|
49
|
|
|
Bijeli
|
69
|
|
|
Punozrnati
|
72
|
|
Žitarice
|
Sve mekinje
|
54
|
|
|
Kukuruzne pahuljice
|
83
|
|
|
Zobena kaša
|
53
|
|
|
Ekspandirana riža
|
90
|
|
|
Mrvljena pšenica
|
70
|
|
Mliječni proizvodi
|
Mlijeko, sladoled, jogurt
|
34–38
|
|
Voće
|
Jabuka
|
38
|
|
|
Banana
|
61
|
|
|
Naranča
|
43
|
|
|
Sok od naranče
|
49
|
|
|
Jagode
|
32
|
|
Žitarice
|
Ječam
|
22
|
|
|
Smeđa (cjelovita) riža
|
66
|
|
|
Bijela riža
|
72
|
|
Tjestenina
|
—
|
38
|
|
Krumpir
|
Instant pire (bijeli)
|
86
|
|
|
Pire (bijeli)
|
72
|
|
|
Slatki (batat)
|
50
|
|
Grickalice
|
Kukuruzni čips
|
72
|
|
|
Keksi sa zobenim pahuljicama
|
57
|
|
|
Krumpirov čips
|
56
|
|
Šećer
|
Fruktoza
|
22
|
|
|
Glukoza
|
100
|
|
|
Med
|
91
|
|
|
Rafinirani šećer
|
64
|
Ugljikohidrati s visokim glikemijskim indeksom mogu brzo povisiti glukozu u krvi do visokih razina. Pretpostavlja se da kao rezultat toga dolazi do povišene sekrecije inzulina koja vodi ka hipoglikemiji i osjećaju gladi, te posljedičnom povećanju unosa kalorija i porasta tjelesne mase. Ugljikohidrati s niskim glikemijskim indeksom povisuju razinu glukoze u krvi postupno što rezultira nižim postprandijalnim vrijednostima inzulina i manjem osjećaju gladi zbog čega je unos dodatnih kalorija manje vjerojatan. Ovi učinci dovode do povoljnijeg lipidnog profila i smanjenja opasnosti od pretilosti, dijabetesa i, ukoliko već postoji, njegovih komplikacija.
Bjelančevine
Bjelančevine iz hrane se razgrađuju na peptide i aminokiseline. Bjelančevine su prijeko potrebne za održavanje tkiva, njegovu izmjenu, funkciju i rast. Međutim, ako tijelo ne dobiva dovoljno kalorija iz hrane ili zaliha tkiva (u prvom redu masti), bjelančevine mogu biti iskorištene kao izvor energije.
Dok tijelo koristi bjelančevine iz hrane za stvaranje tkiva, postoji neto dobitak bjelančevina (pozitivna ravnoteža dušika). Tijekom kataboličkih stanja (npr. gladovanje, infekcije, opekline), više bjelančevina se iskorištava (zbog razgradnje tkiva) nego što ih 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 (EAA); organizam ih ne može samostalno sintetizirati već one moraju biti unesene hranom. Svim ljudima je potrebno 8 EAA; dojenčadi je potreban i histidin.
Tjelesne potrebe za bjelančevinama temeljene na osnovi tjelesne mase, povezane su s brzinom rasta koja se smanjuje od djetinjstva do odrasle dobi. Potreba za bjelančevinama se smanjuje od 2,2 g/kg u tromjesečne dojenčadi na 1,2 g/kg u petogodišnje djece te 0,8 g/kg u odraslih. Potrebe za bjelančevinama odgovaraju potrebama za EAA (vidi tablicu). Odrasli koji pokušavaju povećati mišićnu masu trebaju malo više dodatnih bjelančevina od onih iznesenih u tablici.
Aminokiselinski sastav bjelančevina se uvelike razlikuje. Biološka vrijednost (BV) odražava sličnost aminokiselinskog sastava bjelančevina onom u životinjskim tkivima; BV pokazuje koliki postotak bjalančevina unesenih hranom osigurava EAA za organizam:
-
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 manji BV (~ 40)
-
Neke prerađene bjelančevine (npr. želatina) imaju BV 0.
Omjer u kojem neke bjelančevine iz hrane nadomještaju aminokiseline koje nedostaju organizmu (komplementarnost) određuje sveukupnu BV hrane. Preporučene dnevne doze (eng. recommended daily allowances = RDA) bjelančevina uzimaju u obzir pretpostavku da prosječna miješana prehrana ima BV 70.
Potrebe za esencijalnim aminokiselinama u mg/kg tjelesne mase
Masti
Masti se razgrađuju u masne kiseline i glicerol. Masti su potrebne za rast tkiva i produkciju hormona. Zasićene masne kiseline, česte u životinjskim mastima, su na sobnoj temperaturi čvrste. S iznimkom palminog i kokosovog ulja, biljne masti su na sobnoj temperaturi uglavnom tekuće; te masti sadrže visoke vrijednosti mononezasićenih ili višestruko nezasićenih masnih kiselina (PUFAs).
Djelomično hidrogeniranje nezasićenih masnih kiselina (što se događa u proizvodnji hrane) daje trans masne kiseline koje su na sobnoj temperaturi u čvrstom ili polučvrstom stanju. U SAD-u su glavni prehrambeni izvor trans masnih kiselina djelomično hidrogenirana biljna ulja koja se koriste u proizvodnji određenih namirnica (npr. kolačića, krekera, čipsa), kako bi se produžio rok trajanja. Trans masne kiseline mogu povećati LDL kolesterol i sniziti razinu HDL-a; također mogu samostalno povećati rizik od koronarne arterijske bolesti.
Esencijalne masne kiseline (EFA) su
-
Linolna kiselina, omega-6 (n-6) masna kiselina
-
Linoleinska kiselina, omega-3 (n-3) masna kiselina
Ostale omega–6 masne kiseline (npr. arahidonska kiselina) i omega-3 masne kiseline (npr. eikozapentanoična kiselina, dokozaheksanoična kiselina) su potrebne organizmu, ali se mogu proizvesti iz esencijalnih masnih kiselina (EFA).
EFAs ( vidi: Nedostatak esencijalnih masnih kiselina) su potrebne za stvaranje raznih eikozanoida (biološki aktivnih lipida), uključujući prostaglandine, tromboksane, prostacikline i leukotriene (vidi i str. 20). Čini se kako konzumacija omega–3 masnih kiselina smanjuje opasnost od koronarne bolesti.
Potrebe za EFA variraju u ovisnosti o dobi. Odraslima su potrebne količine linolne kiseline u vrijednosti od najmanje 2% ukupnih kalorijskih potreba, a linoleinske kiseline u vrijednosti od najmanje 0,5%. Izvor linolne i linoleinske kiseline su biljna ulja. Ulja šafrana, suncokreta, kukuruza, soje, jaglaca, bundeve i pšeničnih klica izvori su velikih količina linolne kiseline. Ulja morskih riba i sjemenki lana, bundeve, soje i kanole izvori su velikih količina linolenske kiseline. Uz to, ulja morskih riba sadrže i velike količine nekih drugih omega–3 masnih kiselina.
Makrominerali
Natrij, klor, kalij, kalcij, fosfat i magnezij su potrebni u relativno velikim dnevnim količinama .vidi tablicu, tablicu, i vidi: Smjernice za prehrambeni unos minerala u tragovima).
Makrominerali
|
Nutrijent
|
Glavni izvori
|
Funkcije
|
|
Kalcij
|
Mlijeko i mliječni proizvodi, meso, riba, jaja, žitarice, grahorice, voće, povrće
|
Oblikovanje kosti i zuba, zgrušavanje krvi, neuromuskularna podražljivost, mišićna kontraktilnost, srčana provodljivost
|
|
Klorid
|
Mnogi prehrambeni proizvodi, uglavnom životinjskog porijekla ali i neke vrste povrća; slično natriju
|
Acido-bazna ravnoteža krvi i unutarstanične tekućine, osmotski tlak, rad bubrega
|
|
Kalij
|
Mnogi prehrambeni proizvodi uključujući punomasno i obrano mlijeko, banane, suhe šljive, grožđice, meso
|
Mišićna kontrakcija, živčani prijenos, intracelularna acido–bazna ravnoteža, zadržavanje vode
|
|
Magnezij
|
Zeleni listovi, orasi, žitarice, plodovi mora
|
Oblikovanje kosti i zuba, živčana provodljivost, kontrakcija mišića, aktivacija enzima
|
|
Natrij
|
Mnogi prehrambeni proizvodi, uključujući govedinu, svinjetinu, sardine, sir, zelene masline, kukuruzni kruh, čips od krumpira i kiseli kupus
|
Acido–bazna ravnoteža krvi i intracelularne tekućine, osmotski tlak, mišićna kontraktilnost, živčana provodljivost, održavanje transmembranskog gradijenta
|
|
Fosfor
|
Mlijeko, sir, meso, perad, riba, žitarice, orašasti plodovi, mahunarke
|
Oblikovanje kosti i zuba, acido–bazna ravnoteža krvi i intracelularne tekućine, proizvodnja energije
|
Preporučeni dnevni unos (eng. RDA) * za neke makronutrijente, prema preporuci "Food and Nutrition Board, Institute of Medicine of the National Academies"
|
Kategorija
|
Dob ili dobna skupina
|
Bjelančevine (g/kg)
|
Energija (kcal/kg)
|
Kalcij (mg/kg)
|
Fosfor (mg/kg)
|
Magnezij (mg/kg)
|
|
*Ove količine, izražene kao prosječni dnevni unos, imaju za cilj obuhvatiti individualne varijacije uglavnom zdravih ljudi koji žive u uobičajenim okolišnim uvjetima SAD-a.
|
|
Dojenčad
|
0,0–0,5
|
2,2
|
108,3
|
66,7
|
50,0
|
6,7
|
|
|
0,5–1,0
|
1,6
|
94,4
|
66,7
|
55,6
|
6,7
|
|
Djeca
|
1–3
|
1,2
|
100,0
|
61,5
|
61,5
|
6,2
|
|
|
4–6
|
1,2
|
90,0
|
40,0
|
40,0
|
6,0
|
|
|
7–10
|
1,0
|
71,4
|
28,6
|
28,6
|
6,1
|
|
Muškarci
|
11–14
|
1,0
|
55,6
|
26,7
|
26,7
|
6,0
|
|
|
15–18
|
0,9
|
45,5
|
18,2
|
18,2
|
6,1
|
|
|
19–24
|
0,8
|
40,3
|
16,7
|
16,7
|
4,9
|
|
|
25–50
|
0,8
|
36,7
|
10,1
|
10,1
|
4,4
|
|
|
51+
|
0,8
|
29,9
|
10,4
|
10,4
|
4,5
|
|
Žene
|
11–14
|
1,0
|
47,8
|
26,1
|
26,1
|
6,1
|
|
|
15–18
|
0,8
|
40,0
|
21,8
|
21,8
|
5,5
|
|
|
19–24
|
0,8
|
37,9
|
20,7
|
20,7
|
4,8
|
|
|
25–50
|
0,8
|
34,9
|
12,7
|
12,7
|
4,4
|
|
|
51+
|
0,8
|
29,2
|
12,3
|
12,3
|
4,3
|
|
Trudnoća
|
—
|
0,9
|
4,6
|
18,5
|
18,5
|
4,9
|
|
Dojenje
|
1. god
|
1,0
|
7,9
|
19,0
|
19,0
|
5,4
|
Voda se smatra makronutrijentom jer je potrebna u količini od 1 ml/kcal (0,24 ml/kJ) potrošene energije, ili oko 2500 ml/dan. Potrebe se razlikuju u situacijama febriliteta, fizičke aktivnosti, promjenama klime i vlažnosti.
Mikronutrijenti
Mikronutrijenti su vitamini i minerali koji su potrebni u malim količinama (minerali u tragovima)
Vitamini topljivi u vodi su vitamin C (askorbinska kiselina) i 8 članova kompleksa vitamina B : biotin, folna kiselina, niacin, pantotenska kiselina, riboflavin (vitamin B2), tiamin (vitamin B1), vitamin B6 (piridoksin) i vitamin B12 (kobalamin).
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 pohranjuju u tijelu u značajnijoj količini; ostali vitamini se moraju konzumirati redovito kako bi se očuvalo zdravlje.
Esencijalni minerali u tragovima su krom, bakar, jod, željezo, mangan, molibden, selen, i cink. Osim kroma, svi se oni ugrađuju u enzime ili hormone koji su potrebni za metabolizam. Osim nedostataka željeza i cinka, u razvijenim zemljama nedostatci mikrominerala su rijetka pojava (vidi Pogl. 4 i Pogl. 5).
Nije dokazano da su ostali minerali (npr. aluminij, arsen, bor, kobalt, fluor, nikal, silicij, vanadij) neophodni za ljude. Premda nije neophodan, fluor sprječava zubni karijes stvaranjem spoja s kalcijem (kalcijev fluorid,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. samo ih kava sadrži 1000). Od toga je svega 300 hranjivih tvari, od kojih su tek neke esencijalne. Međutim, mnoge tvari u prehrani 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
Vlakna se pojavljuju u različitim oblicima (primjerice, celuloza, pektin, gume). Ona povećavaju GI pokretljivost, sprječavaju konstipaciju, te pomažu u kontroli divertikularne bolesti debelog crijeva. Smatra se kako vlakna ubrzavaju izbacivanje kancerogena koji su produkt bakterija u debelom crijevu. Epidemiološki podaci 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 postprandijalni porast glukoze i inzulina te mogu sniziti razinu kolesterola.
Tipična zapadnjačka prehrana sadrži malo vlakana (oko 12 g/dan) zbog velikog unosa visoko prerađenog pšeničnog brašna i malog unosa voća i povrća. Preporučuje se povećanje unosa vlakana na oko 30 g/dan uzimanjem veće količine povrća, voća i žitarica s visokim udjelom vlakana. Ipak, velik unos vlakana može smanjiti apsorpciju određenih minerala.