Превращение всего многообразия химических веществ, входящих в состав пищевых продуктов, в низкомолекулярные компоненты, способные активно включаться в метаболизм, становится возможным благодаря работе органов пищеварения. В процессе пищеварения происходит расщепление компонентов пищи на ограниченное число веществ, которые всасываются в кишечнике, затем поступают в кровь и используются организмом для получения энергии и обновления клеточных структур.
Пища, поступающая в организм человека, на 15-20 секунд задерживается в полости рта, здесь она измельчается, увлажняется слюной и превращается в пищевой комок. Измельчение пищи необходимо для создания лучших условий контакта с ферментами пищеварительных соков. Чем лучше измельчена пища, тем интенсивнее происходит процесс последующего ее переваривания за счет большей поверхности соприкосновения с ферментами. Количество слюны и ее состав в значительной степени зависят от качества пищи. Чем суше пища, тем больше отделяется слюна. При употреблении хлеба выделяется меньше слюны, чем при употреблении сухарей. Слюна смачивает и обволакивает частицы пищи, выполняя роль смазки при прохождении пищевого комка через глотку и пищевод. В слюне содержится фермент амилаза, который расщепляет крахмал. Количество этого фермента в слюне меняется в зависимости от состава пищи. На продукты, богатые крахмалом, со слюной выделяется больше пищеварительного фермента амилазы, чем на другие продукты.
В работах И. П. Павлова по пищеварению доказано, что вкус пищи, ее запах и вид возбуждают слюноотделительный центр головного мозга. Из ротовой полости пищевой комок за 6-9 секунд попадает в полость желудка, где пища в течение 2-6 часов переваривается ферментами сока желудочных желез. Желудок человека может вмещать несколько килограммов пищевых веществ и жидкости. Желудочный сок содержит соляную кислоту, протеолитические ферменты — пепсин и гастроксин, минеральные соли калия, натрия, магния, кальция и ряд низкомолекулярных веществ. Фермент пепсин расщепляет пищу в желудке только в сильнокислой среде, которую создает соляная кислота.
Пища находится в желудке ограниченное время, поэтому пепсин успевает расщепить белки в основном на олигопептиды, смесь которых постепенно поступает в двенадцатиперстную кишку. Присутствие кислоты в верхней ее части вызывает выделение в кровь гормона секретина, который, в свою очередь, резко стимулирует выработку панкреатического сока, имеющего щелочную реакцию. Панкреатический сок изливается в просвет двенадцатиперстной кишки и смешивается в ней с пищевыми массами. В составе панкреатического сока имеется несколько пищеварительных ферментов: трипсин, химотрипсин, эластаза, различные пептидазы, липаза и фосфолипаза, амилаза, рибонуклеаза и др. В клетках печени непрерывно вырабатывается желчь, которая по желчным каналам поступает в печеночный и пузырчатый протоки, а затем в желчный пузырь. Объем желчного пузыря составляет 50-60 мл, и в течение суток у человека синтезируется 500-700 мл желчи. Здесь она накапливается, концентрируется и через общий желчный проток также поступает в двенадцатиперстную кишку. В составе желчи содержатся желчные кислоты, желчные пигменты, холестерин, билирубин, креатинин и несколько ферментов, в том числе щелочная фосфатаза. Последовательное действие протеолитических ферментов в желудке и кишечнике обеспечивает гидролиз большинства пищевых белков и расщепление их на отдельные аминокислоты. Аминокислоты, освобождающиеся из белков пищи и самих пищеварительных соков, быстро всасываются в тонком кишечнике при участии пяти специальных транспортных систем и энергии АТФ. Далее аминокислоты попадают в портальную вену и затем в печень.
Фермент липаза при участии желчи катализирует расщепление жиров на жирные кислоты и глицерин. Гидролиз полисахаридов и расщепление их на простые сахара выполняют амилаза и другие гидролитические ферменты.
В процессе ферментных реакций сложные и многообразные компоненты пищи, содержащие белки, жиры и углеводы, превращаются в простые вещества, которые в тонком кишечнике всасываются в кровь и используются организмом в процессе обмена веществ.
В работах физиологов школы И. П. Павлова убедительно показано, что процесс пищеварения находится под контролем центральной нервной системы, которая регулирует деятельность пищеварительных желез в зависимости от количества и состава пищи. При поступлении в желудок богатой белком мясной пищи выделяются пищеварительные соки, содержащие протеолитические ферменты. Прием жирной пищи вызывает повышенное выделение липолитических ферментов и желчи, тогда как на богатую углеводами пищу выделяется большое количество фермента амилазы.
Выделение пищеварительных соков с определенным набором ферментов регулируется также самим химическим составом пищевых продуктов. Сильным сокогонным действием обладают крепкий бульон, уха, отвары овощей. Включение в рационы свежих овощей значительно усиливает секрецию пищеварительных соков. Противоположным действием обладают жиры: они тормозят желудочную секрецию, и поэтому переваривание жирной пищи происходит в течение длительного времени. Жирная пища вызывает определенное напряжение в деятельности пищеварительных желез. На первой стадии она тормозит выделение пищеварительных соков, но в дальнейшем по мере гидролиза жира и появления свободных жирных кислот, обладающих сокогонным действием, тормозящее действие жиров постепенно ослабевает. Для создания оптимальных условий в деятельности пищеварительных желез жирную пищу следует сочетать с овощами. Вместе с тем необходимо отметить, что целесообразно существенно сокращать потребление жиров в питании. Это положение распространяется не только на лиц среднего возраста, занимающихся физическими упражнениями с оздоровительной направленностью. В равной мере оно относится ко всем возрастным группам активно тренирующихся спортсменов. Как показывают анализы рационов питания спортсменов на решающих этапах подготовки, оптимальное соотношение между белками, жирами и углеводами нередко нарушается и рационы пересыщаются различными жирами.
Процесс ассимиляции пищи в желудочно-кишечном тракте до последнего времени рассматривался физиологической наукой как двухэтапный. Первый этап — внеклеточное полостное пищеварение, второй — всасывание. Работами академика А. М. Уголева обнаружен новый фундаментальный тип пищеварения — мембранное пищеварение, которое происходит при контакте пищевых веществ с ферментами, локализованными на внешней поверхности мембран энтероцитов. Обнаружение мембранного пищеварения позволило выяснить ряд новых важнейших сторон в деятельности пищеварительного аппарата. В настоящее время все большее признание получает трехзвенная схема ассимиляции пищи в тонкой кишке: полостное пищеварение — мембранное пищеварение — всасывание.
Основная масса низкомолекулярных веществ, образующихся из пищевых продуктов в процессе полостного и мембранного пищеварения, всасывается в тонком кишечнике. В толстую кишку поступают непереваренные части пищи и пищевые волокна, которые могут расщепляться только кишечной микрофлорой. В толстой кишке происходит формирование каловых масс, оно во многом зависит от объема и характера пищевых волокон и разнообразных бактерий. Здесь же происходит всасывание значительных количеств воды. Распределение микрофлоры по длине пищеварительного тракта неравномерно: обильная и чрезвычайно разнообразная микрофлора присутствует в полости рта, флора желудка незначительна, зато немало бактерий в тонких кишках и, наконец, очень разнообразна по составу флора толстых кишок. Бактерии толстой кишки принимают участие в расщеплении некоторых питательных веществ, в том числе пищевых волокон. Транзит пищи с пищеварительными соками по желудочно-кишечному тракту происходит в результате двигательной деятельности кишечника, называемой перистальтикой. Механическое раздражение кишок пищей, и особенно пищевыми волокнами, значительно усиливает перистальтику и ускоряет транзит пищи. Включение в рацион растительной пищи с большим содержанием пищевых волокон существенно влияет на скорость продвижения пищи.
Итак, анализ основных этапов пищеварения продуктов питания показывает, что этот сложный процесс требует координированной деятельности многих физиолого-биохимических систем, под влиянием которых происходит постепенное расщепление сложных и разнообразных по химическому составу продуктов питания на простые соединения. В дальнейшем эти низкомолекулярные вещества активно включаются в метаболические процессы и обеспечивают нормальную жизнедеятельность человека.
Пищеварение, особенно переваривание белков, связано с повышенным расходом энергии. Нормальная работа органов пищеварения во многом зависит не только от сбалансированного набора продуктов, используемого в питании, но и от самого режима питания. Для спортсменов и любителей спорта необходимо не только разрабатывать рационы питания, соответствующие энергозатратам, но и составлять рациональный распорядок дня с правильным чередованием тренировочных занятий, приемов пищи и отдыха.