Макро и микроэлементы в продуктах питания делятся на шесть основных классов питательных веществ:
- углеводы,
- белки,
- жиры,
- минералы,
- витамины,
- вода.
Эти классы питательных веществ могут быть классифицированы как макроэлементы (необходимые в относительно больших количествах) или микроэлементы (необходимые в меньших количествах).
Макроэлементы включают углеводы (включая клетчатку), жиры, белки и воду.
Микроэлементами являются минералы и витамины.
Макроэлементы
Макроэлементы (исключая клетчатку и воду) обеспечивают структурный материал (аминокислоты, из которых строятся белки, и липиды (жиры), из которых строятся клеточные мембраны и некоторые сигнальные молекулы) и энергию. Часть конструкционного материала может быть использована для внутренней выработки энергии, и в любом случае она измеряется в джоулях или килокалориях (часто называемых «калориями»).
Углеводы и белки обеспечивают ориентировочно 17 кДж (4 ккал) энергии на грамм, а жиры дают 37 кДж (9 ккал) на грамм, хотя чистая энергия от того и другого зависит от многих факторов, как, например, поглощение и пищеварительные усилия, которые существенно варьируются от конкретного организма.
Витамины, пищевые минералы, клетчатка и вода не дают энергии, но необходимы по другим причинам.
Следующий класс пищевого материала из углеводов: клетчатка (то есть неперевариваемый материал, такой как целлюлоза), также требуется, как по механическим, так и по биохимическим причинам, хотя точные причины остаются неясными.
Молекулы углеводов и жиров состоят из атомов углерода, водорода и кислорода.
Углеводы делятся на простые моносахариды (глюкоза, фруктоза, галактоза) до сложных полисахаридов (крахмал).
Жиры — это триглицериды, состоящие из различных мономеров жирных кислот, связанных с глицериновой основой. Некоторые жирные кислоты, но не все, необходимы в питании: они не могут быть синтезированы в организме.
Белковые молекулы содержат атомы азота в дополнение к углероду, кислороду и водороду. Основными компонентами белка являются азотсодержащие аминокислоты, некоторые из которых незаменимы в том смысле, что человек не может производить их самостоятельно.
Некоторые из аминокислот преобразуются (с затратой энергии) в глюкозу и могут быть использованы для производства энергии, так же, как обычная глюкоза, в процессе, известном как глюконеогенез. Разрушая существующий белок, углеродный скелет различных аминокислот может метаболизироваться до промежуточных продуктов в клеточном дыхании; оставшийся аммиак выбрасывается в основном в виде мочевины в моче. Обычно это происходит только при длительном голодании.
Микроэлементы
Микроэлементы включают антиоксиданты и фитохимические вещества, которые, как говорят, влияют или защищают некоторые системы организма. Их необходимость не так хорошо установлена, как в случае, например, витаминов. Большинство продуктов питания содержат смесь некоторых или всех классов питательных веществ вместе с другими веществами, такими как токсины различных видов.
Некоторые питательные вещества могут храниться внутри организма (например, жирорастворимые витамины), в то время как другие требуются более или менее постоянно.
Другие питательные вещества как микроэлементы включают антиоксиданты и фитохимические вещества. В целом, эти вещества являются более поздними открытиями, которые еще не были признаны витаминами. Фитохимические вещества могут действовать как антиоксиданты, но не все фитохимические вещества являются природными антиоксидантами.
Макро и микроэлементы в продуктах питания необходимы. Их недостаток или избыток может вызвать плохое самочувствие. Например, соль и вода (оба вещества абсолютно необходимы) вызовут болезнь или даже смерть в недостаточных или чрезмерных количествах.
Когда в рационе присутствует слишком много одного или нескольких питательных веществ, исключающих надлежащее количество других питательных веществ, питание считается несбалансированным.
Недостаточное, чрезмерное или несбалансированное потребление макро и микроэлементов приводит к недоеданию. В некоторых развитых странах с достаточными финансовыми ресурсами населения болезни типа недоедания чаще всего связаны с дисбалансом питания или чрезмерным потреблением.