Главной составной частью пищи являются белки. Основ-ное назначение их — построение клеток и тканей, необхо-димых для роста, развития и осуществления жизненных функций организма. Белки входят в состав имунных тел, гормонов, ферментов.
Имунные тела (антитела) нужны организму для защиты его от различных заболеваний. Гормоны принимают участие в обмене веществ. Ферменты -биологические катализаторы, которые ускоряют в десятки и сотни тысяч раз биохимические реакции, происходящие в организме.
В желудочно-кишечном тракте белки пищи под влиянием пищеварительных соков, содержащих ферменты, постепенно расщепляются до более простых соединений- альбумоз и пептонов, а затем до аминокислот. Последние участвуют в об-разовании новых белков, свойственных организму человека.
В тканях одновременно с процессами образования новых белков происходит разрушение старых, которые выводятся из организма в виде конечных продуктов обмена: мочевины, аммиака, креатинина и других азотосодержащих соединений. У здоровых детей при рациональном питании количество поступающего с пищей азота (в составе белков) должно быть больше, чем количество выводимого (положительный баланс азота). Азот в организме используется для образования белка, развития и роста тканей. При отрицательном балансе азота и даже при азотистом равновесии в организме ребенка начинается распад собственных белков, что посте-пенно приводит к истощению.
Недостаток белков в пище ведет к глубоким изменениям » организме детей: замедляется рост, нарушается формиро-вание скелета и мышц, зубы поражаются кариесом. К этому нередко присоединяются анемия (малокровие) и Нарушение обмена веществ.
Недостаточное образование иммунных тел, снижение за-щитных сил организма увеличивает заболеваемость детей. Постоянный дефицит белка в питании негативно влияет на умственное развитие детей, они позже овладевают речью, отстают в учебе. Интеллектуальные способности могут оста-ваться стойко пониженными и после устранения белковой недостаточности, перенесенной в раннем возрасте.
Питание с избыточным количеством белка, как уже отме-чалось выше, также не полезно для ребенка: в кишечнике усиливаются гнилостные процессы, в организме накапли-ваются продукты неполного окисления белков, с мочой выделяется много азотистых соединений. Это затрудняет работу печени и органов выделения. Излишек белков, особен-но животного происхождения, ведет к повышению возбуди-мости нервной системы, способствует развитию заболеваний, связанных с нарушением обмена веществ.
Источником белка являются многие продукты животного и растительного происхождения. В зависимости от этого их делят на белки животные и растительные.
Из основных продуктов питания наиболее богаты белком (в г на. 100 г съедобной части): мясо (15-20), рыба (13,0- 20,5), сыр (25-^30), яйцо (12,7), творог (14-18), молоко коровье (2,8-3,2), а из растительных продуктов – бобовые (23), хлеб (5,5-8,3), крупы (7-13), картофель (2).
В суточном рационе детей дошкольного возраста коли-чество белка должно составлять 13-15 % общей калорий-ности рациона; доля белков животного происхождения в суточном рационе для детей 1-3-х лет – 75-70 %, к 6 го-дам – 65 %, в школьном возрасте – 60-50 % .
Белки, жиры, углеводы, витамины - основные пищевые вещества в рационе человека. Пищевыми веществами называют такие химические соединения или отдельные элементы, которые необходимы организму для его биологического развития, для нормального протекания всех жизненно важных процессов.
Белки - это высокомолекулярные азотистые соединения, основная и обязательная часть всех организмов. Белковые вещества участвуют во всех жизненно важных процессах. Например, обмен веществ обеспечивается ферментами, по своей природе относящимися к белкам. Белками являются и сократительные структуры, необходимые для выполнения сократительной функции мышц - актомиозин; опорные ткани организма - коллаген костей, хрящей, сухожилий; покровные ткани организма - кожа, ногти, волосы.
По составу белки делятся на: простые - протеины (при гидролизе образуются только аминокислоты и аммиак) и сложные- протеиды (при гидролизе образуются еще и небелковые вещества - глюкоза, липоиды, красящие вещества и др.).
Среди многочисленных пищевых веществ белкам принадлежит наиболее важная роль. Они служат источником незаменимых аминокислот и так называемого неспецифического азота, необходимого для синтеза белков.
От уровня снабжения белками в большой степени зависят состояние здоровья, физическое развитие, физическая работоспособность, а у детей раннего возраста - и умственное развитие. Достаточность белка в пищевом рационе и его высокое качество позволяют создать оптимальные условия внутренней среды организма, необходимые для роста, развития, нормальной жизнедеятельности человека и его работоспособности. Под влиянием белковой недостаточности могут развиваться такие патологические состояния, как отек и ожирение печени; нарушение функционального состояния органов внутренней секреции, особенно половых желез, надпочечников и гипофиза; нарушение условно-рефлекторной деятельности и процессов внутреннего торможения; снижение иммунитета; алиментарная дистрофия. Белки состоят из углерода, кислорода, водорода, фосфора, серы и азота, входящих в состав аминокислот - основных структурных компонентов белка. Белки различаются уровнем содержания аминокислот и последовательности их соединения. Различают белки животные и растительные.
В отличие от жиров и углеводов белки содержат кроме углерода, водорода и кислорода еще азот - 16%. Поэтому их называют азотсодержащими пищевыми веществами. Белки нужны животному организму в готовом виде, так как синтезировать их, подобно растениям, из неорганических веществ почвы и воздуха он не может. Источником белка для человека служат пищевые вещества животного и растительного происхождения. Белки необходимы прежде всего как пластический материал, это их основная функция: они составляют в целом 45% плотного остатка организма.
Белки входят также в состав гормонов, эритроцитов, некоторых антител, обладая высокой реактивностью.
В процессе жизнедеятельности происходит постоянное старение и отмирание отдельных клеточных структур, и белки пищи служат строительным материалом для их восстановления. Окисление в организме 1 г белка дает 4,1 ккал энергии. В этом и заключается его энергетическая функция. Большое значение имеет белок для высшей нервной деятельности человека. Нормальное содержание белка в пище улучшает регуляторную функцию коры головного мозга, повышает тонус центральной нервной системы.
При недостатке белка в питании возникает ряд патологических изменений: замедляются рост и развитие организма, уменьшается вес; нарушается образование гормонов; снижаются реактивность и устойчивость организма к инфекциям и интоксикациям. Питательная ценность белков пищи зависит прежде всего от их аминокислотного состава и полноты утилизации в организме. Известны 22 аминокислоты, каждая имеет особое значение. Отсутствие или недостаток какой-либо из них ведет к нарушению отдельных функций организма (рост, кроветворение, вес, синтез белка и др.). Особенно ценны следующие аминокислоты: лизин, гистидин, триптофан, фенилаланин, лейцин, изолейцин, треонин, метионин, валин. Для маленьких детей большое значение имеет гистидин.
Некоторые аминокислоты не могут синтезироваться в организме и заменяться другими. Их называют незаменимыми. В зависимости от содержания заменимых и незаменимых аминокислот пищевые белки разделяются на полноценные, аминокислотный состав которых близок к аминокислотному составу белков человеческого тела и содержит в достаточном количестве все незаменимые аминокислоты, и на неполноценные, в которых отсутствуют одна или несколько незаменимых аминокислот. Наиболее полноценны белки животного происхождения, особенно белки желтка куриного яйца, мяса и рыбы. Из растительных белков высокой биологической ценностью обладают белки сои и в несколько меньшей степени - фасоли, картофеля и риса. Неполноценные белки содержатся в горохе, хлебе, кукурузе и некоторых других растительных продуктах.
Физиолого-гигиенические нормы потребности в белках. Эти нормы исходят из минимального количества белка, которое способно поддержать азотистое равновесие организма человека, т.е. количество азота, введенного в организм с белками пищи, равно количеству азота, выведенного из него с мочой за сутки.
Суточное потребление пищевого белка должно полностью обеспечивать азотистое равновесие организма при полном удовлетворении энергетических потребностей организма, обеспечивать неприкосновенность белков тела, поддерживать высокую работоспособность организма и сопротивляемость его неблагоприятным факторам внешней среды. Белки в отличие от жиров и углеводов не откладываются в организме про запас и должны ежедневно вводиться с пищей в достаточном количестве.
Физиологическая суточная норма белка зависит от возраста, пола и профессиональной деятельности. Например, для мужчин она составляет 96-132 г, для женщин - 82-92 г. Это нормы для жителей больших городов. Для жителей малых городов и сел, занимающихся более тяжелой физической работой, норма суточного потребления белка увеличивается на 6 г. Интенсивность мышечной деятельности не влияет на обмен азота, но необходимо обеспечить достаточное для таких форм физической работы развитие мышечной системы и поддерживать ее высокую работоспособность.
Взрослому человеку в обычных условиях жизни при легкой работе требуется в сутки в среднем 1,3 -1,4 г белка на 1 кг веса тела, а при физической работе - 1,5 г и более (в зависимости от тяжести труда).
В дневном рационе спортсменов количество белка должно составлять 15-17%, или 1,6-2,2 г на 1 кг массы тела.
Белки животного происхождения в суточном рационе взрослых должны занимать 40 - 50% от общего количества потребляемых белков, спортсменов - 50 - 60, детей - 60 - 80%. Избыточное потребление белков вредно для организма, так как затрудняются процессы пищеварения и выделения продуктов распада (аммиака, мочевины) через почки.
Для обеспечения нормальной жизнедеятельности организма в состав пищи обязательно должны входить природные незаменимые вещества. К ним относятся незаменимые аминокислоты, витамины, некоторые жирные кислоты, минеральные вещества и микроэлементы.
Незаменимые факторы питания индивидуальны для каждого биологического вида и соответствующих особенностям обменных процессов для каждого из них и прежде всего влияния на обмен белка.
В питании человека белки играют чрезвычайно важную роль, поскольку они являются главной составной частью клеток всех органов и тканей организма. С белками связаны все жизненные процессы: обмен веществ, способность к росту, размножение и тому подобное.
Способность связывать большие количества воды дает белкам возможность образовывать плотные коллоидные структуры, характерные для нашего тела.
По А.А. Покровским, основными функциями белка в организме являются:
♦ пластическая - основной строительный материал клеток, их органоидов и межклеточного вещества, что наряду с фосфолипидами образуют остов всех биологических мембран;
♦ каталитическая - белковая основа всех известных ферментов;
♦ гормональная - большинство гормонов является белками или полипептидами;
♦ специфическая - обеспечивает тканевую индивидуальность и видовую специфичность, что является основой действия иммунитета и аллергии;
♦ транспортная - организатор транспорта веществ: кислорода крови, липидов, углеводов (глюкопротеїдів), некоторых витаминов, гормонов, лекарственных веществ.
Организм человека практически лишен резерва белка, поэтому с едой должны постоянно поступать белковые соединения.
Условием нормального функционирования систем пищеварения есть правило, по которому количество азота, поступающего в организм взрослого человека, должно соответствовать количеству, которая удаляется с испражнениями (мочой, калом), а также с потом, эпидермисом, волосами, ногтями. То есть поддерживается азотная равновесие.
Положительный азотный баланс отмечен у детей, это связано с процессом роста.
Отрицательный азотный баланс бывает тогда, когда процессы катаболизма белка преобладают процессы синтеза, а также в случае нарушения абсорбции белков в пищеварительной системе или их повышенного распада вследствие заболеваний.
Следовательно, важнейшей функцией белков является обеспечение организма пластическим материалом. В то же время часть белков при окись - нэнни может использоваться как источник энергии. Причиной усиления этого явления является голодание, относительный дефицит в рационе углеводов и жиров.
Пищевые белки выполняют важную защитную функцию, повышая устойчивость организма к действию различных инфекционных, токсических агентов, при стрессовых ситуациях.
В мире не существует единства представлений о количественных потребности организма человека в белку и его аминокислотному составу даже в подобных категорий населения, поскольку каждому человеку присуща индивидуальная физиология, которая имеет как общее, так и личное в этих потребностях.
Потребность в белке зависит от состояния организма, условий существования и труда, возраста, особенностей пищевого рациона, что определяется аминокислотным составом белка, его доступностью пищеварения, наличием комплекса витаминов и минеральных веществ, источников поступления энергии: жиров, углеводов и пищевых волокон.
Результатом недостаточного поступления белка с пищей являются нарушения равновесия его анаболизма и катаболизма, вследствие чего разрушаются личные белки организма, а также белки ферментов. При этом страдают прежде всего ткани и органы с большой скоростью обновления белков, в частности кишечник, кроветворные органы.
Избыточное поступление пищевых белков приводит перенапряжение системы пищеварения, почек с последующим их функциональным истощением.
При определении сбалансированности рациона по белку особое внимание следует уделять соблюдению соотношений между незаменимыми аминокислотами.
Для полного усвоения белка пищи содержание незаменимых аминокислот в них должна отвечать определенным соотношениям, т. е. быть сбалансированным. Белки высокой биологической ценности имеют хорошую переваримость и усвояемость.
Одним из распространенных способов оценки биологической ценности белков является метод аминокислотного Скорую - определение процентного соотношения количества незаменимой аминокислоты (АМК) в исследуемом белке к количеству той же аминокислоты в «идеальном» белке, %:
Международная организация ФАО/ВОЗ приняла, что 1 г идеального белка содержит, мг:
Биологическую ценность белка лимитируют те аминокислоты, СКОР которых имеет значение меньше 100 %, а аминокислота с наименьшим СКОРом является наиболее лимитированной.
Растительные белки лимитированы по содержанию таких незаменимых аминокислот, как треонин, изолейцин и лизин.
Поступление одной из незаменимых аминокислот в неполном объеме приводит то того, что другие аминокислоты (АМК) метаболізу - ются (усваиваются) с таким же процентом лімітованості, что и наиболее лимитирована. К тому же следует отметить токсический эффект избытка аминокислот и сложная взаимосвязь между витаминным, ліпідним и аминокислотным обменом.
При изолированном введении аминокислот в организм они могут выявлять выразительную токсическое действие. Это вызывается быстрым дезамінуванням организма и насыщением его высокотоксичными амонійними солями за счет использования аминокислот для синтеза белка.
Каждая из составляющих аминокислот имеет свое функциональное назначение, которое определяется ее химической структурой и хімізмом действия ферментной системы организма человека.
Функции некоторых незаменимых аминокислот для человеческого организма по шкале суточной потребности и уровнем надежности, что обеспечивает положительный уровень азотного баланса взрослого здорового организма, приведены ниже.
Валин как моноамінокарбонова кислота участвует в деятельности нервной системы, ее недостаточность приводит к расстройству в координации движения. За низкого уровня поступления белка, отрицательного уровня азотного баланса снижается уровень валина в крови, что приводит подавленное настроение, общую вялость и неадекватную агрессивность. Суточная потребность в валины составляет 3 - 4 г.
Моноамінокарбонові кислоты изолейцин и лейцин влияют на процесс роста. их недостаток приводит к снижению массы тела, возникновение изменений в почках и щитовидной железе. Суточная потребность в лейцині составляет 4 - 6 г, в ізолейцині - 3 - 4 г.
При лімітованості діамінової аминокислоты - лизина выявляются нарушения функций нервной системы, возникает кариес зубов, отсутствие пигментации, плохой рост. Эти показатели имеют хронически длительный характер. Лімітованість лизина вызывает также нарушение кровообращения, кальцинацію скелета, снижение гемоглобина в крови. Суточная потребность в лізині составляет 3 - 5 г.
Метионин - сірковмісна аминокислота, которая является источником цели - ных групп. Это ліпотропна вещество, которое предупреждает ожирение почек, поражения легких, способствует образованию инсулина, участвует в обмене фолиевой кислоты и витамина В 12 . Достаточное количество метионина необходима для нормального действия надпочечников. Метионин - наиболее токсичное вещество, в избытке обусловливает разложение холестерина, а также известкование сосудов и образованию злокачественных опухолей. Суточная потребность в метіоніні 2 - 4 г.
Треонин как моноамінокарбонова кислота влияет на процесс роста. Его суточная норма 2 - 3 г.
Триптофан - циклическая аминокислота, лімітованість которой вызывает ухудшение аппетита, потерю массы, снижение кровяного давления, катаракту глаз и половую стерильность. Триптофан способствует росту гемоглобина, сывороточных белков, участвует в процессе восстановления тканей. Избыток этой аминокислоты токсичен и может привести к образованию злокачественных опухолей, закупорки сосудов кровообращения. Суточная потребность в триптофані 1 г.
Фенилаланин, тирозин, как и триптофан, являются циклическими аминокислотами. Они влияют на функции щитовидной и надпочечной желез. Избыток этих аминокислот токсичен и вызывает известкование сосудов кровообращения. Суточная потребность в фенілаланіні 2 - 4 г, тирозині 3 - 4 г.
Некоторые аминокислоты не являются незаменимыми для взрослых, но недостаточное поступление их к детского организма может вызвать негативные последствия.
Такими аминокислотами являются аргинин, аспарагиновая и глютаминовая кислоты, гистидин, цистин.
Так, аргинин - діамінокарбонова кислота, которая нужна для нормального роста детей. Под действием фермента аргінази он распадается на мочевину и аминокислоту орнитин и является также исходным сырьем для аминокислоты цитруллина. Суточная потребность в аргініні
Глютаминовая кислота - это единственная кислота, поддерживающей дыхание клеток мозга, непосредственно принимает участие в процессе возбуждения и торможения, является источником для синтеза тормозного медиатора нервных синапсов - аминомасляной кислоты, играет важную роль в обезвреживании аммиака, образующегося в результате обмена белка. Эта аминокислота связывает аммиак в безвредное соединение - глю - тамат и вместе с глюкозой является энергетическим материалом, а также источником азота. Суточная потребность в глютаміновій кислоте 16 г.
Аспарагиновая кислота вместе с глютаміновою участвует в обменных процессах. Эти кислоты имеют взаємодоповнювальну и усилительную действие. Суточная потребность в аспарагіновій кислоте 6 г.
Гистидин - циклическая аминокислота, которая входит в состав глобина. Эта аминокислота необходима для нормального развития и роста детей. Она не образуется в детском организме и является для детей незаменимой. Избыток или лімітованість по гистидина ухудшает относительную рефлекторную деятельность, вызывает развитие анемии, расширение сосудов и снижение давления. При этом увеличивается чувствительность организма к инфекционным заболеваниям, то есть снижается общий уровень иммунной защиты. Избыток гистидина токсичен. Суточная потребность для взрослых составляет 1,5 - 2,0 г, для детей - 2,0 - 2,5 г.
Цистин (цистеин) является сірковмісною аминокислотой, образуется из метионина. Его лімітованість обусловливает большую потребность в метіоніні. Лімітованість цистина приводит к нарушению работы почек, задержке роста и образования инсулина, а также к угнетению действия протеолитических ферментов, уменьшает ассимиляцию белка. При этом увеличиваются потери азота с мочой. Недостаток цистина может вызвать также развитие лейкопении. Суточная потребность в цистині (цистеїні) 2 - 3 г.
Следовательно, недополучение с пищей некоторых аминокислот, что не являются незаменимыми, обуславливает возникновение лимита незаменимых аминокислот, которые тратятся на образование заменимых. Это свидетельствует о необходимости балансировки в рационе не только незаменимых аминокислот, но и заменимых для рациональной ассимиляции организмом человека белкового комплекса, поступающей с пищей.
Под рациональной ассимиляцией понимают использование белковых соединений в направлении пластического обмена, а не расходы составляющих аминокислот белка на производство энергии.
Таким образом, сбалансировать аминокислотный состав нужно не только для более полного усвоения биологически активных веществ, но и для взаємонейтралізуючої действия этих веществ с учетом суточной потребности.
Жизнедеятельность человека обеспечивается ежедневным потреблением с пищей сбалансированной смеси, содержащей восемь незаменимых аминокислот и две частично заменимые (аргинин и гистидин). Незаменимые представлены ароматическими (фенилаланин, триптофан), алифатическими (лейцин, валин, изолейцин, лизин), а также содержащими серу (метионин) и гидроксильную группу (треонин).
Отсутствие в пище хотя бы одной незаменимой аминокислоты приводит к неполному усвоению других, что в итоге приводит к тяжёлым клиническим последствиям.
Для оценки аминокислотного состава белков в пищевом продукте используют показатель аминокислотного скора (АС). Скор выражают в процентах или безразмерной величиной, представляющей собой отношение содержания незаменимой аминокислоты (АК) в белке исследуемого пищевого продукта к ее количеству в эталонном «идеальном» белке.
Аминокислотный состав эталонного белка сбалансирован и идеально соответствует потребностям организма человека в каждой незаменимой кислоте, поэтому его еще называют «идеальным».
Аминокислота, скор которой имеет самое низкое значение, называется первой лимитирующей аминокислотой. Значение скора этой аминокислоты определяет биологическую ценность и степень усвоения белков.
Другой метод определения биологической ценности белков заключается в определении индекса незаменимых аминокислот (ИНАК). Этот показатель является интегральным и позволяет учитывать количество всех незаменимых кислот в белке исследуемого продукта. Индекс рассчитывают по формуле:
где n – число аминокислот, шт;
Удельный вес незаменимых аминокислот в общем количестве белков животного происхождения составляет 4352%. В растительных продуктах их присутствие составляет лишь3245%. К тому же, усвояемость их значительно снижена из-за прочной связи белков с клетчаткой. Если принять усвояемость белков молока за 100%, то усвояемость белков мяса составит 90%, картофеля – 80%, пшеницы – 50%, белков некоторых овощей – 2530%.
Кроме того животные белки лучше сбалансированы по аминокислотному составу.
Лекция №3 Тема: Физиологическое значение белков и аминокислот в питании человека.
2 Характеристика белков пищевого сырья.
3 Новые формы белковой пищи.
4 Функциональные свойства белков.
1 Важнейшие группы пептидов и их физиологическая роль.
Пептиды-буферы.
Пептиды-гормоны
Нейропептиды. Это две группы пептидов (эндорфины и энкефалины
Вазоактивные пептиды
Пептидные токсины
Пептиды-антибиотики
Вкусовые пептиды аспартам
Протекторные пептиды
ОБМЕН БЕЛКОВ
Белки занимают ведущее место среди органических элементов, на их долю приходится более 50% сухой массы клетки.Они выполняют ряд важнейших биологических функций. Вся совокупность обмена веществ в организме (дыхание, пищеварение, выделение) обеспечивается деятельностью ферментов, которые являются белками. Все двигательные функции организма обеспечиваются взаимодействием сократительных белков- актина и миозина.
Поступающий с пищей из внешней среды белок служит пластической и энергетической целям. Пластическое значение белка состоит в восполнении и новообразовании различных структурных компонентов клетки. Энергетическое значение заключается в обеспечении организма энергией, образующейся при расщеплении белков.
В тканях постоянно протекают процессы распада белка с последующим выделением из организма неиспользованных продуктов белкового обмена и наряду с этим синтез белков. Таким образом, белки организма не находятся в статическом состоянии, из-за непрерывного процесса их разрушения и образования происходит обновление белков. Скорость обновления белков неодинакова для различных тканей. С наибольшей скоростью обновляются белки печени, слизистой оболочки кишечника, а также других внутренних органов и плазмы крови. Медленнее обновляются белки, входящие в состав клеток мозга, сердца, половых желез и еще медленнее - белки мышц, кожи и особенно опорных тканей (сухожилий, костей и хрящей).
Физиологическое значение аминокислотного состава пищевых белков и их биологическая ценность
Для нормального обмена белков, являющихся основой их синтеза, необходимо поступление с пищей в организм различных аминокислот. Изменяя количественное соотношение между поступающими в организм аминокислотами или исключая из пищи ту или иную аминокислоту, можно по состоянию азотистого баланса, росту, массе и общему состоянию животных судить о значении для организма отдельных аминокислот. Экспериментально установлено, что из 20 входящих в состав белков аминокислот 12 синтезируются в организме (заменимые аминокислоты), а 8 не синтезируются (незаменимые аминокислоты).
Без незаменимых аминокислот синтез белка резко нарушается и наступает отрицательный баланс азота, останавливается рост, падает масса тела. Длительная жизнь животных и нормальное их состояние невозможны при отсутствии в пище хотя бы одной из незаменимых аминокислот. Для людей незаменимыми аминокислотами являются лейцин, изолейцин, валин, метионин, лизин, треонин, фенилаланин, трйптофан.
Белки обладают различным аминокислотным составом, поэтому и возможность их использования для синтетических нужд организма неодинакова. В связи с этим было введено понятие биологической ценности белков пищи. Белки, содержащие весь необходимый набор аминокислот в таких соотношениях, которые обеспечивают нормальные процессы синтеза, являются белками биологически полноценными. Наоборот, белки, не содержащие тех или иных аминокислот или содержащие их в очень малых количествах, будут неполноценными. Так, неполноценными белками являются желатина, в которой имеются лишь.следы цистина и отсутствует трйптофан и тирозин, зеин (белок, находящийся в кукурузе), содержащий мало триптофана и лизина, глиадин (белок пшеницы) и гордеин (белок ячменя), содержащие мало лизина, и некоторые другие./Наиболее высока биологическая ценность белков мяса, яиц, рыбы, икры, молока.
В связи с этим пища человека должна не просто содержать достаточное количество белка, но обязательно иметь в своем составе не менее 30% белков с высокой биологической ценностью, т. е. животного происхождения.
У людей встречается форма белковой недостаточности, развивающаяся при однообразном питании продуктами растительного происхождения с малым содержанием белка. При этом возникает заболевание, получившее название «квашиоркор». Оно встречается среди населения стран тропического и субтропического пояса Африки, Латинской Америки и Юго-Восточной Азии. Этим заболеванием страдают преимущественно дети в возрасте от 1 года до 5 лет.
Биологическая ценность одного и тог.о же белка для разных людей различна. Вероятно, она не является какой-то определенной величиной, а может изменяться в зависимости от состояния организма, предварительного пищевого режима, интенсивности и характера физиологической деятельности, ьда.раста, индивидуальных особенностей обмена веществ и других факторов.
Практически важно, чтобы два неполноценных белка, один из которых не содержит одних аминокислот, а другой - других, в сумме могли обеспечить потребности организма. ,
Азотистый баланс
Азотистый баланс - соотношение количества азота, поступившего в организм с пищей и выделенного из него. Так как основным источником азота в организме является белок, то по азотистому балансу можно судить о соотношении количества поступившего и разрушенного в организме белка. Количество принятого с пищей азота отличается от количества усвоенного азота, так как часть азота теряется с калом.
Усвоение азота вычисляют по разности содержания азота в принятой пище и в кале. Зная количество усвоенного азота, легко вычислить общее количество усвоенного организмом белка, так как в белке содержится в среднем 16% азота, т. е. 1 г азота содержится в 6,25 г белка. Следовательно, умножив найденное количество азота на 6,25, можно определить количество белка.
Для того чтобы установить количество разрушенного белка, необходимо знать общее количество азота, выведенного из организма. Азотсодержащие продукты белкового обмена (мочевина, мочевая кислота, креатинин и др.) выделяются преимущественно с мочой и частично с потом. В условиях обычного, неинтенсивного потоотделения на количество азота в поте можно не обращать внимания. Поэтому для определения количества распавшегося в организме белка обычно находят количество азота в моче и умножают на 6,25.
Между количеством азота, введенного с белками пищи, и количеством азота, выводимым из организма, существует определенная взаимосвязь. Увеличение поступления белка в организм приводит к увеличению выделения азота из организма. У взрослого человека при адекватном питании, как правило, количество введенного в организм азота равно количеству азота, выведенного из организма. Это состояние получило название азотистого равновесия. Если в условиях азотистого равновесия повысить количество белка в пище, то азотистое равновесие вскоре восстанавливается, но уже на новом, более высоком уровне. Таким образом, азотистое равновесие может устанавливаться при значительных колебаниях содержания белка в пище.
В случаях, когда поступление азота превышает его выделение, говорят о положительном азотистом балансе. При этом синтез белка преобладает над его распадом. Устойчивый положительный азотистый баланс наблюдается всегда при увеличении’ массы тела. Он отмечается в период роста организма, во время беременности, в периоде выздоровления после тяжелых заболеваний, а также при усиленных спортивных тренировках, сопровождающихся увеличением массы мышц. В этих условиях происходит задержка азота в организме (ретенция азота}.
Белки в организме не депонируются, т. е. не откладываются в запас. Поэтому при поступлении с пищей значительного количества белка только часть его расходуется на пластические цели, большая же часть - на энергетические цели.
Когда количество выведенного из организма азота превышает количество поступившего азота, говорят об отрицательном азотистом балансе.
Отрицательный азотистый баланс отмечается при белковом голодании, а также в случаях, когда в организм не поступают отдельные необходимые для синтеза белков аминокислоты.
Распад белка в организме протекает непрерывно. Степень распада белка связана с характером питания. Минимальные затраты белка в условиях белкового голодания наблюдаются при питании углеводами. В этих условиях выделение азота может быть в 3-3’/2 раза меньше, чем при полном голодании. Углеводы при этом выполняют сберегающую белки роль.
Распад белков в организме, происходящий при отсутствии белков в пище и достаточном введении всех других питательных веществ (углеводы, жиры, минеральные соли, вода, витамины), отражает те минимальные траты, которые связаны с основными процессами жизнедеятельности. Эти наименьшие потери белка для организма в состоянии покоя, пересчитанные на 1 кг массы тела, были названы Рубнером коэффициентом изнашивания.
Коэффициент изнашивания для взрослого человека равен 0,028-0,075 г азота на 1 кг массы тела в сутки.
Отрицательный азотистый баланс развивается при полном отсутствии или недостаточном количестве белка в пище, а также при потреблении пищи, содержащей неполноценные белки. Не исключена возможность дефицита белка при нормальном поступлении, но при значительном увеличении потребности в нем организма. Во всех этих случаях имеет место белковое голодание. ‘
При белковом голодании даже в случаях достаточного поступления в организм жиров, углеводов, минеральных солей, воды и витаминов происходит постепенно нарастающая потеря массы тела, зависящая от того, что затраты тканевых белков (минимальные в этих условиях и равные коэффициенту изнашивания) не компенсируются поступлением белков с пищей. Поэтому длительное белковое голодание в конечном счете, так же как и полное голодание, неизбежно приводит к смерти. Особенно тяжело переносят белковое голодание растущие организмы, у которых в этом случае происходит не только потеря массы тела, но и остановка роста, обусловленная недостатком пластического материала, необходимого для построения клеточных структур.
ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:
Лекционный материал по дисциплине “Пищевая химия” - Физиологическое значение белков и аминокислот в питании человека
Физиологическое значение белков и аминокислот в питании человека
Важнейшие группы пептидов и их физиологическая роль.
Пептиды – это олигомеры, составленные из остатков аминокислот. Они имеют невысокую молекулярную массу (содержание остатков аминокислот колеблется от нескольких штук до нескольких сотен).
В организме пептиды образуются либо в процессе синтеза из аминокислот, либо при гидролизе (расщеплении) белковых молекул.
На сегодня установлены физиологическое значение и функциональная роль наиболее распространенных групп пептидов, от которых зависят здоровье человека, органолептические и санитарно-гигиенические свойства пищевых продуктов.
Пептиды-буферы. В мышцах животных и человека обнаружены дипептиды, выполняющие буферные функции, то есть поддерживающие постоянный уровень рН.
Пептиды-гормоны . Гормоны – вещества органической природы, вырабатываемые клетками желез, регулируют деятельность отдельных органов, желез и организма в целом: сокращение гладкой мускулатуры организма и секреции молока молочными железами, регуляция деятельности щитовидной железы, активности роста организма, образования пигментов, обуславливающих цвет глаз, кожи, волос.
Нейропептиды. Это две группы пептидов (эндорфины и энкефалины ), содержащихся в мозге человека и животных. Они определяют реакции поведения (боязнь, страх), влияют на процессы запоминания, обучения, регулируют сон, снимают боль.
Вазоактивные пептиды синтезируются из белков пищи в результате, они оказывают влияние на тонус сосудов.
Пептидные токсины представляют собой группу токсинов, вырабатываемых мироорганизмами, ядовитыми грибами, пчёлами, змеями, морскими моллюсками и скорпионами. Для пищевой промышленности они нежелательны. Наибольшую опасность представляют токсины микроорганизмов (золотистый стафилококк, бактерии ботулизма, сальмонеллы), в том числе грибков, которые развиваются в сырье, полуфабрикатах и готовых пищевых продуктах.
Пептиды-антибиотики . Представители данной группы пептидов бактериального или грибкового происхождения используется в борьбе с инфекционными заболеваниями, вызываемыми стрептококками, пневмококками, стафилококками и др. микроорганизмами.
Вкусовые пептиды – прежде всего это соединения со сладким или горьким вкусом. Пептиды горького вкуса образуются в молодых ещё незрелых ферментативных сырах. Пептиды со сладким вкусом (аспартам ) используются в качестве заменителя сахара.
Протекторные пептиды выполняют защитные функции, прежде всего – антиокислительные.
Лекция №3
Тема: Физиологическое значение белков и аминокислот в питании человека.
1 Важнейшие группы пептидов и их физиологическая роль.
2 Характеристика белков пищевого сырья.
3 Новые формы белковой пищи.
4 Функциональные свойства белков.
1 Важнейшие группы пептидов и их физиологическая роль.
Пептиды – это олигомеры, составленные из остатков аминокислот. Они имеют невысокую молекулярную массу (содержание остатков аминокислот колеблется от нескольких штук до нескольких сотен).
В организме пептиды образуются либо в процессе синтеза из аминокислот, либо при гидролизе (расщеплении) белковых молекул.
На сегодня установлены физиологическое значение и функциональная роль наиболее распространенных групп пептидов, от которых зависят здоровье человека, органолептические и санитарно-гигиенические свойства пищевых продуктов.
Пептиды-буферы. В мышцах животных и человека обнаружены дипептиды, выполняющие буферные функции, то есть поддерживающие постоянный уровень рН.
Пептиды-гормоны . Гормоны – вещества органической природы, вырабатываемые клетками желез, регулируют деятельность отдельных органов, желез и организма в целом: сокращение гладкой мускулатуры организма и секреции молока молочными железами, регуляция деятельности щитовидной железы, активности роста организма, образования пигментов, обуславливающих цвет глаз, кожи, волос.
Нейропептиды. Это две группы пептидов (эндорфины и энкефалины ), содержащихся в мозге человека и животных. Они определяют реакции поведения (боязнь, страх), влияют на процессы запоминания, обучения, регулируют сон, снимают боль.
Вазоактивные пептиды синтезируются из белков пищи в результате, они оказывают влияние на тонус сосудов.
Пептидные токсины представляют собой группу токсинов, вырабатываемых мироорганизмами, ядовитыми грибами, пчёлами, змеями, морскими моллюсками и скорпионами. Для пищевой промышленности они нежелательны. Наибольшую опасность представляют токсины микроорганизмов (золотистый стафилококк, бактерии ботулизма, сальмонеллы), в том числе грибков, которые развиваются в сырье, полуфабрикатах и готовых пищевых продуктах.
Пептиды-антибиотики . Представители данной группы пептидов бактериального или грибкового происхождения используется в борьбе с инфекционными заболеваниями, вызываемыми стрептококками, пневмококками, стафилококками и др. микроорганизмами.
Вкусовые пептиды – прежде всего это соединения со сладким или горьким вкусом. Пептиды горького вкуса образуются в молодых ещё незрелых ферментативных сырах. Пептиды со сладким вкусом (аспартам ) используются в качестве заменителя сахара.
Протекторные пептиды выполняют защитные функции, прежде всего – антиокислительные.
2 Характеристика белков пищевого сырья.
Пептиды, имеющие молекулярную массу более 5000 Да, и выполняющие ту или иную биологическую функцию, называются белками.
Функциональные свойства белков зависят от последовательности аминокислот в полипептидной цепи (так называемая первичная структура), а также от пространственной структуры полипептидной цепи (зависят от вторичной, третичной и четвертичной структур).
Разные продукты питания отличаются качественным и количественным содержанием белков.
В злаковых культурах содержание общего белка составляет 10÷20%. Анализируя аминокислотный состав суммарных белков различных злаковых культур следует отметить, что все они, за исключением овса, бедны лизином (2,2÷3,8%). Для белков пшеницы, сорго, ячменя и ржи характерно относительно небольшое количество метионина и цистеина (1,6÷1,7 мг/100 гбелка). Наиболее сбалансированными по аминокислотному составу являются овес, рожь и рис.
В бобовых культурах (соя, горох, фасоль, вика) содержание общего белка высоко и составляет 20÷40%. Наиболее широкое применение получила соя. Её скор близок к единице по пяти аминокислотам, но при этом в сое содержится недостаточно триптофана, фенилаланина и тирозина и очень низкое содержание метионина.
В масличных культурах (подсолнечник, хлопчатник, рапс, лён, клещевина, кариандр) содержание общего белка составляет 14÷37%. При этом аминокислотный скор белков всех масличных (в меньшей степени хлопчатника) достаточно высок даже для лимитирующих кислот. Этот факт определяет целесообразность получения из масличного сырья концентрированных форм белка и создание на их основе новых форм белковой пищи.
Относительно низкое содержание азотистых веществ в картофеле (около 2%), овощах (1÷2%) и плодах (0,4÷1,0%) указывают на незначительную роль этих видов пищевого растительного сырья в обеспечении продуктов питания белком.
Мясо, молоко и получаемые из них продукты содержат необходимые организму белки, которые благоприятно сбалансированы и хорошо усваиваются (при этом показатель сбалансированности и усвоения у молока выше, чем у мяса). Содержание белка в мясных продуктах колеблется от 11 до 22%. Содержание белков в молоке колеблется от 2,9 до 3,5%.
3 Новые формы белковой пищи.
Сегодня в условиях постоянно растущего общества и ограниченности ресурсов перед человеком стоит необходимость создания современных продуктов питания, обладающих функциональными свойствами и отвечающих требованиям науки о здоровом питании.
Новые формы белковой пищи – это продуты питания, получаемые на основе различных белковых фракций продовольственного сырья с применением научно обоснованных способов переработки, и имеющие определённый химический состав, структуру и свойства.
Широкое признание получили различные растительные белковые источники: зернобобовые, хлебные и крупяные и побочные продукты их переработки, масличные; овощи и бахчёвые, вегетативная масса растений.
При этом для производства белковых продуктов преимущественно используются соя и пшеница.
Продукты переработки соевых белков подразделяются на три группы, отличающиеся по содержанию белка: муку и крупу получают путём помола в них содержится 40÷45% белка от общей массы продукта; соевые концентраты получают путём удаления водорастворимых компонентов, они содержат 65÷70% белка; соевые изоляты получают экстракцией белка, они содержат не менее 90% белка.
На основе сои получают текстурированные белковые продукты , в которых соевые белки используют, например, вместо белков мяса. Гидролизованные соевые белки называются модифицированными . Их используют как функциональные и вкусовые добавки к пище.
Сегодня на основе сои также выпускают соевое молоко, соевый соус, тофу (соевый творог) и др. продукты питания.
Из пшеницы или пшеничной муки методом водной экстракции получают сухую пшеничную клейковину с содержанием белка 75÷80%.
В то же время наличие лимитирующих аминокислот в растительных белках определяет их неполноценность. Выходом здесь является совместное использование различных белков, что обеспечивает эффект взаимного обогащения. Если при этом достигают повышения аминокислотного скора каждой незаменимой лимитирующей аминокислоты по сравнению отдельным использованием исходных белков, то говорят об эффекте простого обогащения , если после смешивания аминокислотный скор каждой аминокислоты превышает 1,0, то – это эффект истинного обогащения . Использование подобных сбалансированных белковых комплексов обеспечивает повышение усвояемости растительных белков до 80÷100%.
4 Функциональные свойства белков.
Белки и белковые концентраты находят широкое применение в производстве пищевых продуктов благодаря присущим им уникальным функциональным свойствам, под которыми понимают физико-химические характеристики, определяющие поведение белков при переработке в пищевые продукты и обеспечивающие определенную структуру, технологические и потребительские свойства готового продукта.
К наиболее важным функциональным свойствам белков относятся растворимость, водосвязывающая и жиросвязывающая способность, способность стабилизировать дисперсные системы (эмульсии, пены, суспензии), образовывать гели.
Растворимость – это первичный показатель оценки функциональных свойств белков, характеризуется количеством белка, переходящего в раствор. Растворимость в наибольшей степени зависит от присутствия нековалентных взаимодействий: гидрофобных, электростатических и водородных связей. Белки с высокой гидрофобностью хорошо взаимодействуют с липидами, с высокой гидрофильностью хорошо взаимодействуют с водой. Поскольку белки одного типа имеют одинаковый по знаку заряд, то они отталкиваются, что способствует их растворимости. Соответственно в изоэлектрическом состоянии, когда суммарный заряд белковой молекулы равен нулю, а степень диссоциации минимальна, белок обладает низкой растворимостью, даже может скоагулировать.
Водосвязывающая способность характеризуется адсорбцией воды при участии гидрофильных остатков аминокислот, жиросвязывающая – адсорбцией жира за счёт гидрофобных остатков. В среднем на 1 г белка может связывать и удерживать на своей поверхности 2÷4 г воды или жира.
Жироэмульгирующая и пенообразующая способность белков широко используются при получении жировых эмульсий и пен, то есть гетерогенных систем вода-масло, вода-газ. Благодаря наличию в белковых молекулах гидрофильных и гидрофобных зон они взаимодействуют не только с водой, но и с маслом и воздухом и, выступая в качестве оболочки на границе раздела двух сред, способствуют их распределению друг в друге, то есть созданию устойчивых систем.
Гелеобразующие свойства белков характеризуются способностью их коллоидного раствора из свободного диспергированного состояния переходить в связанодисперсное с образованием систем, обладающих свойствами твёрдых тел.
Вязко-эластично-упругие свойства белков зависят от их природы (глобулярные или фибрилярные), а также наличия функциональных групп, которыми белковые молекулы связываются между собой или с растворителем.
