БЕЛКИ И АМИНОКИСЛОТЫ

Структурно-функциональная характеристика белков. Белки имеют важнейшее значение в жизнедеятельности человека. Без них невозможна жизнь, рост и развитие организма. Это пластический материал для формирования клеток и межклеточного вещества. Белки входят в состав гормонов, иммунных тел, ферментов, участвуют в обмене витаминов, минеральных веществ, доставке кровью кислорода, липидов, углеводов, витаминов, гормонов. Из них могут образовываться жиры и углеводы, однако белки нельзя заменить другими пищевыми веществами.

В последние годы расширились представления о роли белкового компонента в питании человека. Белки относятся к незаменимым веществам, необходимым для обеспечения многих процессов жизнедеятельности организма. Белки пищевых продуктов состоят из незаменимых, не синтезируемых организмом аминокислот (валин, аргинин, гистидин, метионин, триптофан, треонин, фенилаланин, лизин, лейцин, изолейцин), а также заменимых аминокислот, которые могут синтезироваться в организме. Для рационального питания необходимо определенное количество тех и других аминокислот. Белок, который содержал бы все аминокислоты в оптимальном соотношении («идеальный» белок), в природе не встречается. Однако наиболее полный комплекс аминокислот содержат белки животного происхождения (мясо, рыба, яйца, молоко и молочные продукты). Растительные белки в своем подавляющем большинстве являются неполноценными, так как содержат значительно меньше некоторых незаменимых аминокислот, чем «идеальный» белок, например, в белках пшеницы и ржи, а, следовательно, в белках пшеничного и ржаного хлеба содержится недостаточное количество лизина (почти в два раза ниже оптимального), а также треонина, изолейцина и валина. Они составляют соответственно 44 и 66 % от содержания их в яичном белке. Белки сои, риса, овсяной крупы, картофеля и капусты по содержанию незаменимых аминокислот приближаются к животным белкам и поэтому считаются полноценными.

С позиций физиологии питания снабжение организма человека необходимым количеством аминокислот — основная функция белка. Из 20 аминокислот девять являются незаменимыми: валин, лейцин, изолейцин, треонин, метионин, лизин, фенилаланин, триптофан, гистидин (последний незаменим только для новорожденных детей). При отдельных наследственных заболеваниях в организме человека не синтезируются и некоторые заменимые аминокислоты, например тирозин при врожденной фенилкетонурии.

Качество пищевого белка определяется наличием в нем полного набора незаменимых аминокислот в определенных количестве, соотношении с заменимыми. Качество белка оценивается биологическими и химическими методами.

По приросту массы тела животных на единицу потребляемого корма рассчитывают ряд показателей, в первую очередь биологическую ценность (БЦ) белка – долю потребляемого с пищей азота, которая задерживается в организме. Если БЦ пищи составляет 70% и более процентов, то такой белок способен поддерживать рост организма при достаточном потреблении энергии.

Для оценки качества белка используется химический показатель или аминокислотный. Он основан на сопоставлении состава незаменимых аминокислот в данном продукте с эталонным белком (яичный, или «идеальный» белок). Это гипотетический белок высокой пищевой ценности, способный удовлетворять потребности организма человека любого возраста в незаменимых аминокислотах. В 1 г «идеального» белка содержание незаменимых аминокислот (в мг) принимается следующим:

Изолейцин 40 Фенилаланин + тирозин 60

Лейцин 70 Треонин 40

Лизин 55 Триптофан 10

Метионин + цистеин 35 Валин _________________ 50

Итого 360

С помощью этой аминокислотной шкалы для каждой незаменимой аминокислоты рассчитывают аминокислотный скор (АС):

Содержание аминокислоты (в мг) в 1 г испытуемого (реального) белка

АС=--------------------------------------------------------- ------------------------ 100%.

Содержание этой же аминокислоты (в мг) в 1 г идеального белка по шкале

Аминокислотой, лимитирующей биологическую ценность белка, является та аминокислота, скор которой наименьший, ниже 95%. Если скор одной или нескольких аминокислот менее 100%, эти аминокислоты называют лимитирующими аминокислотами. Например, в 1 г исследуемого белка пищевого продукта содержатся (в мг): изолейцин — 45, лейцин — 75, лизин — 40, метионин и цистин — 25 (в сумме), фенилаланин и тирозин — 70 (в сумме), треонин — 38, триптофан — 11, валин — 50. При сравнении со стандартной шкалой находим, что скоры, соответственно, равны: 113, 107, 73, 71, 95, 113, 100%. Следовательно, лимитирующими аминокислотами в белке данного продукта являются лизин (скор 73%), сумма метионина и цистеина (скор 71%) и треонин (скор 95%).

Наиболее близки к «идеальному» белку животные белки яиц и мяса. Почти во всех растительных белках недостаточное количество одной или нескольких незаменимых аминокислот. Другими словами, растительные белки лимитированы по нескольким аминокислотам. Так, белки злаковых культур, а следовательно, и продукты из них (хлеб, крупы) лимитированы по лизину, метионину, треонину, белки картофеля и ряда бобовых — по метионину и цистеину.

Белковый состав реальных продуктов может существенно отличаться от идеальной шкалы. В таблице приведен аминокислотный состав некоторых пищевых белков в сравнении с рекомендациями ФАО/ВОЗ. Из таблицы видно, что в белке риса, как и многих других зерновых, не хватает лизина и треонина, в соевом белке — метеонина и т. д.

Аминокислотный состав пищевых белков (г/100 г белка)

Суточная потребность человека в белке зависит от его качества: чем более неполноценным является потребляемый белок, тем выше должна быть суточная норма, и наоборот, чем ближе по составу потребляемые белки к "идеальному" белку, тем эта норма должна быть ниже (теоретически 56-53 г).

В белках высокого качества незаменимые аминокислоты составляют примерно 1/3 массы всех аминокислот. Этому требованию удовлетворяют белки животного происхождения, рекомендуется включать в рацион определенную долю животных белков. Вместе с тем проблема заключается в обязательном потреблении не именно животного белка, а белка любого происхождения, сбалансированного по аминокислотам. Белковый компонент рациона не должен быть лимитирован по каким-либо незаменимым аминокислотам.

Растительные белки недостаточно полноценны, но они играют существенную роль в питании человека. Оптимальное соотношение животных и растительных белков находится в пределах от 60ч40 до 50ч50 в зависимости от качества растительного белка.

Для взрослого человека может быть принято следующее соотношение сбалансированности незаменимых аминокислот (г/сут): триптофан - 1; лейцин - 4-6; изолейцин - 3-4; валин - 3-4; треонин - 2-3; лизин - 3-5; метионин - 2-4; фенилаланин - 2-4; гистидин - 1,5-2.

Оценку сбалансированности аминокислотного состава белков можно проводить по содержанию трех наиболее дефицитных аминокислот: триптофану, метионину, лизину. При их соотношении 1:3:4 сбалансированная потребность в основных аминокислотах в основном удовлетворяется.

Считается, что приемлемый уровень сбалансированности аминокислот может быть обеспечен, если в рацион включается не менее 55-65% белков животного происхождения. Особое внимание следует уделять незаменимым аминокислотам с разветвленной цепью — валину, изолейцину и лейцину, так как они стимулируют энергетические процессы и способствуют обеспечению мышечных сокращений.

Пищевую ценность белков можно повысить (увеличить биологическую ценность и аминокислотный скор по лимитирующим аминокислотам), добавив лимитирующую аминокислоту или смешав разные белки. Приготовление смешанных блюд из животных и растительных продуктов способствует получению полноценных пищевых белковых композиций. Белки яйца, сыворотки молока, мяса, рыбы отличаются высокой биологической ценностью. Необходимо стремиться к правильному сочетанию продуктов животного и растительного происхождения, чтобы получать оптимальное соотношение аминокислот.

Понятие о лимитирующих аминокислотах позволяет объяснить важность потребления источников белка из разных групп пищевых продуктов. Совершенно оправдано сочетание животных и растительных белков, например смешивание крупяных изделий с молоком в кашах приводит к взаимному обогащению метионином (много в белке круп, но лимитирован в молоке) и лизином (много в молоке, но лимитирован в крупе). Этот же тип обогащения имеет место при потреблении макарон с сыром, яиц с хлебом.

Комбинация двух растительных белков, имеющих различные лимитирующие аминокислоты, также создает такую аминокислотную смесь, при которой происходит взаимное обогащение белков аминокислотами, содержащимися в достаточном или даже более чем достаточном количестве. Например, взаимно обогащаются при комбинации белки сои и пшеницы: первые лимитированы по серусодержащим аминокислотам, но в них много лизина; вторые, наоборот, лимитированы по лизину, но богаты серусодержащими аминокислотами.

Взаимное обогащение белков пищи должно лежать в основе приготовления смешанных блюд, отвечающих при этом вкусовым качествам и традициям той или иной кухни, т.е. кулинарного искусства.

Избыток белков в рационе может неблагоприятно отражаться на состоянии некоторых важных органов и систем. Имеются данные, что несбалансированное питание перегружает органы пищеварения, способствует возникновению и развитию атеросклероза, служит причиной интенсификации промежуточного обмена аминокислот, синтеза мочевины и накопления в организме аммиака и мочевины. При избыточном белковом питании возрастает также нагрузка на легкие, удаляющие через организм перечисленные выше продукты азотистого обмена.

Если же диета неадекватна по калорийности и по содержанию белков, наступает общее истощение, связанное с нарушением энергетического и белкового аспектов питания.

4. Потребность в белках при физических нагрузках. Традиционно полноценность белка определялась по содержанию в нем незаменимых аминокислот. Однако большие физические нагрузки предъявляют особые требования и к заменимым аминокислотам, соотношению между ними, усвояемости белка. Поэтому в последнее время было предложено много различных методов оценки эффективности использования белка для нужд организма. Наиболее часто применяется показатель биологической ценности (BV), определяемый как количество белка, запасаемого организмом, при употреблении в пищу 100 г данного белка. Значения этого показателя, приводимые в различных источниках, имеют большие расхождения, а в ряде случаев явно завышены. По данным М. Колга-На, директора Института спортивной медицины, показатель BV альбумина и глобулина молока практически равен 100, BV казеина — 75, BV белков мяса и рыбы — 80. Растительные белки (за исключением белков сои, орехов и картофеля) заметно «отстают», и их BV колеблется в районе 50. Как бы то ни было, сывороточный и яичный белок характеризуются наилучшими показателями у всех авторов.

Достаточно широко применяется и такой критерий, как показатель (коэффициент) эффективности белка (PER), который определяется по воздействию конкретного белка на наращение мышечной массы. Здесь также «лидерами» являются белок куриного яйца (3,9) и белок молочной сыворотки (3,5). Для примера: PER рисового белка — 2,2.

Один из последних критериев — показатель усвояемости белка, скорректированный по аминокислотному составу (PDCAAS). Однако, на наш взгляд, данный критерий не является «удачным», так как в недостаточной мере учитывает сбалансированность аминокислотного состава белка. В связи с этим наибольший показатель — 1 — имеют и яичный белок, и сывороточный, и казеин, и белок сои, а говядина имеет показатель только 0,92.

Спортсменам и людям, активно занимающимся спортом, чрезвычайно важно определять содержание белка в рационе, адекватное их потребностям в различные периоды спортивной деятельности. С одной стороны, при недостатке белков невозможно нормальное развитие мускулатуры, снижаются интенсивность обменных процессов и сопротивляемость организма инфекциям, повышается опасность травм, замедляется восстановление тканей. С другой стороны, избыток белков в питании приводит к нарушению их усвоения и использования, накоплению токсичных продуктов распада. Содержание белка в продуктах приведено в приложении 1, а средняя потребность организма взрослого человека, ведущего активный образ жизни, в белке составляет в среднем 1,6-2,3 г на 1 кг массы тела. При длительных тренировках, даже если они характеризуются средней интенсивностью, в связи со значительными потерями азота вследствие продолжительной мышечной деятельности содержание белка в рационе должно быть повышено до 2,5 г на 1 кг массы тела. В случае высоких нагрузок даже при адекватной калорийности рациона потребность в белке может возрасти до 2,6-2,9 г на 1 кг массы тела. Прием белка в количествах более 3 г на 1 кг массы тела нецелесообразен, так как при этом ухудшается его усвоение, ускоряется выделение с мочой и потом продуктов распада белка — аммиака и мочевины, что приводит к повышению нагрузки на печень и почки. Повышается содержание ряда других токсических веществ — индола, скатола, фенола, крезола, которые также обезвреживаются в печени,, что затрудняет ее работу.

Спортсменам, специализирующимся в видах спорта, требующих проявления выносливости, рекомендуется рацион, в котором за счет белков обеспечивается 14-15% общей калорийности. Если человек занимается скоростно-силовыми видами спорта, данный показатель составляет 17-18%, а при занятиях силовыми видами спорта он может достигать 18-20% (для наращивания мышечной массы и увеличения силы). Особенно важно обеспечивать высокий уровень белкового питания при занятиях скоростными и силовыми видами спорта максимальной и субмаксимальной интенсивности, когда белковый обмен становится значительно более интенсивным.

Считается, что организм человека усваивает за один прием пищи до 30-50 г белка. Поэтому после тренировок рекомендуется употреблять не менее 30 г белка вместе с углеводами, поскольку такое сочетание наиболее благоприятно для протекания восстановительных процессов. Суточное количество белка лучше распределять равномерно на 4-6 приемов пищи, потому что меньшие количества продукта лучше усваиваются и более эффективно используются организмом.

Усвояемость белков. Наряду с аминокислотным составом, количеством и режимом введения белка большое значение имеет его усвояемость, которая связана со скоростью и степенью переваривания, наличием ингибиторов («угнетателей») пищеварительных ферментов (присутствующих, например, в бобовых), тепловым повреждением белков и аминокислот в процессе кулинарной обработки. По скорости переваривания пищевые белки можно расположить в следующей последовательности (в порядке снижения скорости переваривания): яичные и молочные, рыбные и мясные, растительные.

Кулинарная обработка в большинстве случаев делает белки более легко переваривающимися и усвоя-ющимися. Однако существуют исключения, например, усвоение белков молока после кипячения ухудшается. Считается, что сочетание таких продуктов, как яйца, молоко, сыр, мясо, рыба, курятина, может полностью удовлетворить потребности человека в полноценном белке. Для того чтобы избавиться от большого количества жиров, которые нередко имеются в мясе, его рекомендуют варить, сливая жирный бульон, или готовить на пару, в аэрогриле и т. п. Диетологи советуют употреблять только белое куриное мясо, снимая кожу.

Одним из популярных белковых продуктов является соя. Действительно, в соевых бобах содержится 42% белка, а в соевой муке — до 50%. Этот белок достаточно сбалансирован по аминокислотам, в том числе по незаменимым, хорошо усваивается. При его использовании отмечается снижение содержания холестерина в крови. Употребление в течение трех месяцев соевого протеина в количестве 1,5 г на 1 кг массы тела способствует увеличению объема мышц, сжиганию жировых отложений, повышению уровня гемоглобина. Кроме того, соевые продукты намного дешевле традиционных (прежде всего мясных) источников полноценного белка.

Однако не следует бросать привычную еду и переходить на сою. Надо проявить большую осторожность. Во-первых, в соевом белке не хватает важной незаменимой аминокислоты — метионина. Во-вторых, в соевых бобах имеется ингибитор пищеварительного фермента трипсина. Поэтому, если не проводить длительную термическую обработку или предварительный ферментативный гидролиз, соевые продукты могут нарушать переваривание пищи. В-третьих, соевый белок может оказывать повреждающее действие на стенки тонкого кишечника и способствовать развитию энтерита. В-четвертых, имеются экспериментальные сведения о том, что у лабораторных животных при кормлении соей нарушались процессы воспроизведения потомства.

Протеиновые добавки. Они состоящие из чистого мясного, яичного, молочного, яично-молочного, 90%-ного соевого, гидролизного протеина. Широко применяются, самостоятельно и в комплексах с другими пищевыми компонентами, свободные (то есть не связанные с другими) аминокислоты и их соединения.

Аминокислоты являются главным материалом при восстановлении и наращивании мышечной массы. Это «строительные блоки» для мышечных и других тканей. Кроме того, аминокислоты играют большую роль как биологически активные регуляторы различных реакций организма. При продолжительном применении аминокислот, как утверждают некоторые специалисты, можно наблюдать действие на анаболические процессы в организме, которое более заметно выражено, чем аналогичное действие стероидных препаратов — анаболиков. Данный эффект обусловлен не только прямым использованием аминокислот при синтезе белка, но и воздействием их на содержание в организме некоторых гормонов. Аминокислоты с разветвленной боковой цепью (валин, лейцин и изолейцин) могут непосредственно использоваться для получения энергии. Установлено, что даже нагрузки средней интенсивности вызывают их распад, а при интенсивных физических упражнениях распадается до 80-85% этих аминокислот. Поэтому их прием в качестве пищевых добавок может значительно уменьшить выраженность повреждений мышечных тканей и ускорить их восстановление.

Азотистый баланс. Для определения содержания белка в пище или биологических средах (кал, моча) достаточно установить количество азота и умножить его на коэффициент 6,25.

Для оценки обеспеченности организма белком введено понятие «азотистый баланс». Азотистый баланс (равновесие) подразумевает, что количество азота, полученного с белками пищи, равно количеству, выделяемому с мочой и калом. Потери азота с эпидермисом кожи, ногтями и волосами, выделение со слюной, потом весьма невелики и не учитываются при расчетах азотистого баланса. В случае азотистого равновесия организм получает достаточно белка для восполнения внутренних затрат, но не обеспечивается рост тканей (если он необходим). Азотистое равновесие у взрослых свидетельствует о достаточной обеспеченности организма белком.

Когда потребление азота с пищей превышает его потери с калом и мочой, то речь идет о положительном азотистом балансе, который свидетельствует о процессах роста тканей. Положительный азотистый баланс должен обеспечиваться у детей и подростков, при беременности, в период выздоровления от болезней и травм, при которых наблюдались потери азота.

При отрицательном азотистом балансе потери азота превышают его потребление с пищей. Отрицательный азотистый баланс указывает на усиленный распад тканей даже при нормальном потреблении белка с пищей. Длительный отрицательный азотистый баланс вызывает потерю массы тела, в первую очередь мышечной, метаболически активной, и в конце концов ведет к гибели организма. Потребность в белке здорового человека зависит от возраста, пола, физиологического состояния (беременность, кормление грудью), физической активности. Взрослым достаточно потреблять 0,75 г белка на 1 кг массы тела в сутки. При этом имеются в виду белки высокой биологической ценности и усвояемости (яиц, мяса, молока). При смешанном, растительно-животном рационе требуется примерно 1 г/кг. Рекомендуемые величины должны удовлетворять потребность практически всех здоровых людей и обеспечивать некоторый запас на экстренный расход белка при стрессе, заболеваниях. Однако потребление белка свыше 1,5 г/кг нежелательно, а более 2 г/кг считается вредным

Содержание белка в пище и удовлетворение потребности в белке

В мышцах человека содержится почти половина всего белка. Аналогично его много в мышечных тканях (мясе) животных, птиц, продуктах и блюдах из мяса. Много белка в сыре, твороге, достаточно много в хлебе, крупах, макаронах, бобах, фасоли, сое, чечевице, орехах и семенах. Богаты белком рыба и яйца, кстати в желтке белка больше. Овощи и фрукты содержат мало белка.

Содержание белка в порции некоторых продуктов

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: