Главная » Белки и аминокислоты » 9. Пищевая и биологическая ценность белков
Пищевая и биологическая ценность белков
 Уникализировать текст |
При этом 12 из 20 протеиногенных аминокислот могут образовываться в организме человека и животных также в ходе реакций вторичного синтеза, т.е. из органических предшественников, в том числе путем превращений одних аминокислот в другие. Согласно биологической классификации эти аминокислоты называют заменимыми.
Однако восемь протеиногенных аминокислот — лизин, триптофан, метионин, фенилаланин, валин, лейцин, изолейцин и треонин — не могут синтезироваться в организме человека и животных. Они являются незаменимыми в пищевом отношении, поэтому для построения собственных белков человек и животные должны регулярно потреблять в составе пищевых продуктов белки, содержащие все незаменимые аминокислоты.
В растениях все 20 протеиногенных аминокислот могут образовываться из простейших неорганических соединений — углекислого газа, воды, аммиака и нитратов, т.е. в ходе реакций первичного синтеза. Поэтому для растений незаменимых аминокислот не существует.
Однако прежде чем попасть в организм человека, синтезированные растениями аминокислоты проходят длинный путь по трофическим (от греч.— питание) цепям (рис. 1).
Рис. 3. Движение аминокислот по трофическим цепям
Пищевая ценность белков
Потребляемые человеком белки, различаются по аминокислотному составу, содержанию незаменимых аминокислот и, следовательно, по пищевой ценности.
Белки, которые содержат все восемь незаменимых аминокислот в количествах, достаточных для удовлетворения пластических потребностей в них организма, называют полноценными. Если хотя бы одна из восьми незаменимых аминокислот в белке отсутствует или содержится в крайне малом, абсолютно недостаточном для удовлетворения этих потребностей количестве, то такой белок считается неполноценным в пищевом отношении. Неполноценным белком, например, является зеин кукурузы, так как он совсем не содержит лизина и почти не содержит триптофана.
В случае отсутствия в белке пищи какой-либо заменимой аминокислоты клетки организма могут синтезировать ее из других веществ и тем самым поддерживать полный набор аминокислот, необходимых для синтеза белков. Если же в белке пищи отсутствует хотя бы одна из незаменимых аминокислот, то синтез белков в организме прекращается, так как в построении подавляющего большинства природных белков участвуют все 20 протеиногенных аминокислот.
Поэтому питание неполноценными белками приводит к смертельно опасным нарушениям обмена веществ. Например, нехватка нужного набора аминокислот в кормах животных приводит к атрофии мышц, падению привесов и даже к гибели животных. У людей в результате питания неполноценными белками возникают различные формы идиопатии, недоразвития, истощения и также может наступить смерть.
Как правило, полноценными являются животные белки, а растительные белки в основном неполноценные.
Это связано с тем, что растительные и животные белки резко различаются аминокислотным составом. В растительных белках, как правило, не хватает лизина, треонина и триптофана, поэтому они имеют низкую пищевую ценность, хотя в растениях обычно содержится достаточное для питания человека количество белков. Аминокислотный состав белков животного происхождения ближе к аминокислотному составу белков человека. Включение их в рацион удовлетворяет потребность человека во всех незаменимых аминокислотах, поэтому они относятся к полноценным белкам.
Высокой пищевой ценностью отличаются белки мясных и молочных продуктов. Из растительных белков хорошо сбалансированы по аминокислотному составу белки семян бобовых культур. В них содержатся почти все незаменимые аминокислоты в достаточном количестве для удовлетворения потребностей человека и, в первую очередь, такие дефицитные, как лизин, триптофан и треонин. Однако белки семян бобовых обеднены серосодержащими аминокислотами. В составе белков плодов злаковых культур, напротив, часто не хватает лизина, треонина и триптофана, но содержится достаточное для питания человека количество серосодержащих аминокислот. Пищевые белки бобовых и злаков хорошо дополняют друг друга и в смеси приближаются к полноценным животным белкам.
Таким образом, проблема обеспечения населения пищевым белком связана не только с количеством потребляемого белка, но и с его качеством, которое определяется аминокислотным составом белка.
Пишевая ценность белка определяется не только наличием в нем всех незаменимых аминокислот. Белок будет полноценным, если все аминокислоты в нем представлены в оптимальном для нормальной жизнедеятельности организма количестве и соотношении. Другими словами в белке пищи не только должен быть сбалансирован состав незаменимых аминокислот, но и должно быть определенное соотношение незаменимых и заменимых аминокислот, в противном случае часть незаменимых аминокислот будет расходоваться не по назначению.
Прежде всего надо учитывать, что такие заменимые аминокислоты, как цистеин и тирозин, синтезируются в организме человека из незаменимых аминокислот — метионина и фенилаланина соответственно. Поэтому при недостаточном содержании в потребляемом белке цистеина и тирозина потребность организма в метионине и фенилаланине увеличивается, а при достаточном содержании — значительно уменьшается. Цистеин и тирозин относят к условно заменимым аминокислотам, т.е. к заменимым аминокислотам при условии достаточного поступления с пищей метионина и фенилаланина.
Кроме этого, такие аминокислоты, как аргинин и гистидин, синтезируются в организме человека в недостаточном количестве. Для полного обеспечения потребности организма, особенно детского, в этих аминокислотах с пищей должны поступать дополнительные количества данных аминокислот. Аргинин и гистидин — частично заменимые аминокислоты.
При некоторых, чаще всего врожденных, заболеваниях перечень незаменимых аминокислот может расширяться. Например, в организме людей, страдающих фенилкетонурией, реакция превращения фенилаланина в тирозин не протекает. Заболевание проявляется в нарушении развития мозга у новорожденных и, как следствие, умственной отсталости. Для таких людей тирозин является незаменимой аминокислотой, и продукты с высоким содержанием фенилаланина из их рациона следует исключить.
Таким образом, на величины потребностей организма в определенных аминокислотах сильно влияет общий аминокислотный состав белков.
Для характеристики пищевой ценности белка чаще всего пользуются специальным показателем — аминокислотным скором (от англ. score — счет), который рассчитывают по формуле:
где X — количество миллиграммов аминокислоты, содержащееся в 1 г исследуемого белка; А — количество миллиграммов этой же аминокислоты, содержащееся в 1 г эталонного белка.
Эталонный белок представляет собой теоретический белок, идеально сбалансированный по аминокислотному составу. Содержание незаменимых аминокислот в 1 г идеального в пищевом отношении белка было определено экспертами ФАО (FAO, Food and Agriculture Organization — продовольственная и сельскохозяйственная организация при ООН) и ВОЗ (Всемирная организация здравоохранения) в 1973 г. и уточнено в 1985 г.
Скор всех аминокислот в эталонном белке равен 100%. Каждый исследуемый белок сравнивают с оптимальным для питания человека эталонным белком по каждой аминокислоте. Скор аминокислот исследуемого белка может быть больше, меньше или равен 100%. В случае если аминокислотный скор превышает 100%, данная аминокислота находится в избытке по сравнению с ее оптимальным содержанием. Если аминокислотный скор равен 100%, содержание данной аминокислоты в исследуемом белке оптимально для питания человека. Наконец, если аминокислотный скор меньше 100%, то данной аминокислоты в пищевом отношении недостает. Близкой к эталону является смесь белков пшеницы и молока (табл. 1).
Таблица 1. Пищевая ценность белков коровьего молока и зерна пшеницы
Поскольку неточность определения количества аминокислот в белке составляет 5%, полноценными считают белки тех продуктов, в которых скор каждой из незаменимых аминокислот равен 95% и больше. При этом содержание метионина и цистеина, а также фени-лаланина и тирозина определяется в сумме, так как организм человека из метионина может получать цистеин, а из фенилаланина — тирозин.
Из табл. 2 видно, что белок коровьего молока имеет высокую пищевую ценность, однако количество серосодержащих аминокислот в нем является недостаточным. Пищевая ценность белка зерна пшеницы значительно ниже, в нем в недостаточном количестве содержатся четыре аминокислоты: лизин, треонин, изолейцин и валин. Самый низкий скор у лизина — 56%.
Аминокислоту, обладающую самым низким скором в исследуемом белке, называют лимитирующей (от лат. Iimitts — граница). Она определяет степень усвоения всего белка. Это связано с тем, что аминокислоты, поступающие в организм с пищей в избытке относительно лимитирующей, не используются для биосинтеза белков и не запасаются впрок. Они быстро распадаются в процессе обмена веществ и выводятся из организма. Все аминокислоты, требуемые для биосинтеза белков, должны присутствовать в клетке одновременно и в доступной форме.
Белки различаются не только пищевой ценностью, но и степенью усвоения, т.е. имеют различную биологическую ценность. Животные белки усваиваются человеком более чем на 90%, а растительные — на 60—80% — следовательно, биологическая ценность животных белков выше, чем растительных. Это объясняется тем, что к белкам человека гораздо ближе по аминокислотному составу белки животных, чем белки растений. Кроме того, усвоение растительных белков снижено из-за присутствия в клетках растений целлюлозы — неусвояемого полисахарида, мешающего более полному усвоению белков. Усиливая перистальтику кишечника, целлюлоза способствует более быстрому выведению аминокислот из организма, которые не всасываются. Установлено, что на биосинтез 1 кг животного белка расходуется 6—8 кг растительного. Тепловая обработка способствует более полному усвоению белков организмом.
Согласно рекомендациям ФАО и ВОЗ суточная норма потребления белков для взрослого человека составляет 80—100 г, или 1—1,5 г на 1 кг массы тела. Для детей эта норма выше — 1,5—4 г на 1 кг массы тела, что связано с интенсивным протеканием в детском организме синтетических процессов и расходованием белков на пластические нужды. Потребность организма в белках возрастает также при интенсивной физической нагрузке, инфекционных заболеваниях, беременности и др.
В настоящее время на Земле ощущается общий дефицит незаменимых аминокислот. Связано это с тем, что 80% пищевого белка на Земле содержится в растениях и только 20% белков являются белками животного происхождения, тогда как идеальным считается присутствие в рационе 45% растительных и 55% животных белков.
Из изложенного становится понятно, что белок — один из важнейших компонентов продуктов питания — весьма дефицитное пищевое вещество на Земле, а его биологическая ценность — важная проблема с точки зрения полноценного питания человека.
Поданным специалистов ООН, 10—15% жителей Земли голодают, а 40% получают неполноценную и недостаточную по количеству белка пишу. В первую очередь это касается экономически слабо развитых стран, где основу рациона составляют растительные продукты. Содержание в них белков, а главное, содержание незаменимых аминокислот в белках меньше, чем в мясных продуктах. В результате возникает белковая недостаточность, которая особенно тяжело проявляется в детском возрасте. Болезнь, вызванная белковой недостаточностью у детей, получила название квашиоркор, при которой наблюдаются задержка роста, малокровие, поражение почек и печени. Квашиоркор — одна из основных причин детской смертности в слаборазвитых странах мира. В связи с быстрым ростом численности населения Земли проблема белковой недостаточности становится все более острой.
Для решения этой глобальной проблемы применяются меры, направленные на увеличение производства полноценного белка. Во-первых, это повышение продуктивности растениеводства и животноводства, т.е. увеличение урожайности сельскохозяйственных куль тур, увеличение производства мяса и молока, а также селекция сельскохозяйственных культур на аминокислотный состав. Во-вторых, это развитие индустриального производства белков, которое осуществляется сейчас тремя способами: производством кормовых дрожжей, приготовлением белково-витаминных концентратов и выделением белков из непищевого сырья растительного происхождения. В-третьих, это производство незаменимых аминокислот, совершенствование технологии хранения и переработки пищевого сырья с целью минимизации потерь белков и др.
Наконец, следует помнить, что в продуктах питания содержатся три основных пищевых вещества: белки, жиры и углеводы. Углеводы и жиры, являющиеся в основном поставщиками энергии, взаимозаменяемы, т.е. могут превращаться друг в друга. Белки же в тканях человека не откладываются про запас, поэтому необходимо ежедневное поступление их с пищей для восполнения пластических и энергетических затрат, построения и возобновления тканей организма. Вот почему именно белки пищи в значительной степени влияют на здоровье и продолжительность жизни человека.
 Похожие работы: |
|
 Воспользоваться поиском |
| Учебники по данной дисциплине |
|
 Аналитическая химия Характеристика переходных элементов – меди, цинка, хрома, железа Фармацевтическая химия. Конспект лекций |