Пищевая химия

1. Характеристика и  физиологическое значение аминокислот  в питании человека. Идеальный  (эталонный) белок. Нормы аминокислот   в питании. Пищевые продукты - основные источники незаменимых аминокислот.

Аминокислоты - основной «строительный  материал» при синтезе в организме человека белков (протеинов): тканевых белков, ферментов, гормонов, антител и др. Любой белок представляет собой цепочки из аминокислот, соединенных между собой в определенной последовательности. При отсутствии хотя бы одной аминокислоты дальнейшее построение белковой молекулы становится невозможным.

Помимо того, что аминокислоты входят в состав белков, некоторые из них  необходимы для нормальной работы нервной  системы (являются нейромедиаторами), снабжают энергией мышечную ткань, участвуют в водно-солевом обмене и выполняют ряд других важных функций. Таким образом, аминокислоты оказывают влияние на разные функциональные системы и органы человека, стимулируя или угнетая их деятельность.

В природе обнаружено свыше 26 аминокислот. Обычными компонентами белка можно считать лишь 20 аминокислот. Из них живые организмы синтезируют огромное количество разнообразнейших белковых соединений. Многие растения и бактерии могут синтезировать все необходимые им аминокислоты из простых неорганических соединений. В теле человека и животных большинство аминокислот также синтезируется из безазотистых продуктов обмена веществ и усвояемых соединений азота. Другая часть аминокислот поступает в организм человека с пищевыми белками. Известны 2 группы аминокислот:

- незаменимые аминокислоты - не синтезируются в организме человека, а поступают только с пищей. К незаменимым аминокислотам относят 8 аминокислот:

• изолейцин – участвует в обмене углеводов, способствует снижению уровня холестерина в крови. Большое количество изолейцина содержится в икре, сое и других бобовых, твердых сырах, брынзе, твороге, мясе, птице, яйцах, рыбе и морепродуктах, в орехах и семечках. Значительно меньше – в крупах, макаронах.

• лейцин – обеспечивает рост организма, способствует заживлению повреждений кожи и костной ткани, снижает повышенный уровень сахара в крови при диабете, способствует снижению уровня холестерина. При дефиците лейцина наблюдаются задержка роста и снижение массы тела, патологические изменения в щитовидной железе и почках. Много лейцина содержится в икре, твердых сырах, сое и других бобовых, семечках и орехах, брынзе, мясе, птице, рыбе и морепродуктах, яйцах. В небольшом количестве лейцин содержится в крупах, хлебобулочных изделиях, дрожжах, овечьем и верблюжьем молоке.

• лизин – участвует в образовании антител, обеспечивает нормальный иммунитет, подавляет развитие вирусов. Стимулирует умственную работоспособность, помогает бороться с утомлением. Дефицит лизина способствует развитию анемии, снижению мышечной массы, патологическим изменениям в печени и легких. Большое количество лизина содержится в мясе кроликов и в молодой свинине, в икре, сое и других бобовых, твороге, твердых сырах, брынзе, мясе, птице, рыбе, морепродуктах. Несколько меньше – в крупах, орехах, семечках, овечьем молоке, яйцах.

• метионин   – обеспечивает нормальный жировой обмен в организме, препятствует развитию жировой дистрофии печени и атеросклероза, снижает уровень холестерина в крови. Метионин необходим для синтеза адреналина и других биологически важных соединений, активизирует действие гормонов, витаминов, ферментов, обезвреживает токсины, способствует повышению иммунитета, улучшает рост костной ткани и волос. Метионин – одна из важнейших аминокислот, предупреждающих старение организма. Метионин назначают при длительной вегетарианской диете, при ряде заболеваний (сахарный диабет, инфекционные заболевания, заболевания печени и желудочно-кишечного тракта, гипертонической болезни и сердечно-сосудистых заболеваниях), беременным женщинам, при авитаминозах, депрессии. Высоким содержанием метионина отличаются икра, соя, твердые сыры и брынза, мясо, птица, яйца, рыба, орехи и семечки. В меньших количествах метионин содержится в бобовых, крупах.

• треонин – необходим для нормального физического развития организма. Участвует в процессах роста тканей, активизирует иммунитет, уничтожает токсины, улучшает работу желудочно-кишечного тракта и печени. Дефицит треонина вызывает задержку роста, снижение массы тела. Много треонина содержится в икре, сое и других бобовых, орехах и семечках, твороге, сырах и брынзе, мясе, птице, яйцах, рыбе и морепродуктах. Значительно меньше – в крупах и хлебобулочных изделиях, овечьем молоке и йогурте.

• триптофан – необходим для синтеза гемоглобина, нормализует работу нервной системы и пищеварение. Оказывает антидепрессантное действие, повышает сопротивляемость стрессам, улучшает сон. Недостаток триптофана вызывает ухудшение состояния кожи и волос, анемию, вызывает бессонницу. Много триптофана содержится в твердых сырах, брынзе, сое и других бобовых, орехах и семечках, твороге, мясе, птице, яйцах, рыбе и морепродуктах, белых грибах.

•  фенилаланин  – образует «скелет» гормонов щитовидной железы и надпочечников. Улучшает память, внимание и настроение, оказывает антидепрессантное действие, повышает работоспособность. Недостаток фенилаланина приводит к нарушению работы щитовидной железы и надпочечников, к серьезным гормональным нарушениям в организме. Высоким содержанием фенилаланина отличаются мясо (свинина), икра, соя и другие бобовые, твердые сыры, брынза, семена подсолнечника. Большое количество фенилаланина также в мясе, птице, яйцах, рыбе и морепродуктах, твороге, орехах. Значительно меньше – в крупах и хлебобулочных изделиях.

- заменимые аминокислоты - могут  синтезироваться в организме  человека из других составляющих. К заменимым аминокислотам относят 12 аминокислот:

• аланин

• аргинин 

• аспарагин 

• аспарагиновая кислота 

• гистидин

• глицин (гликокол)

• глутаминовая (глютаминовая) кислота 

• пролин

• серин 

• тирозин 

• цистеин 

• цистин

Для человека одинаково важны оба  типа аминокислот: и заменимые, и  незаменимые. При поступлении пищи в пищеварительную систему ее составляющие (белки, жиры, углеводы) расщепляются пищеварительными ферментами на составные части и в таком виде поступают в кровь. Переваривание белка, то есть расщепление его на аминокислоты, происходит в желудке, 12-перстной кишке и тонком кишечнике. После этого аминокислоты в тонком кишечнике всасываются в кровь, с током крови проходят через печень и далее разносятся по всем тканям и органам. Ткани организма отбирают и запасают необходимые им аминокислоты. Часть аминокислот «сжигается» клетками для получения энергии. Большая часть аминокислот идет на построение собственных белков организма.

Чтобы не возник дефицит аминокислот в организме, необходимо употреблять продукты, содержащие белок. Все пищевые белки делятся на 2 типа:

- нативные белки (полноценные)–  содержат все заменимые и незаменимые  аминокислоты. Такие белки содержатся  в мясе, рыбе и морепродуктах,  птице, яйцах, сыре и других продуктах животного происхождения;

- ненативные белки (неполноценные)  – содержат только часть из 20 необходимых человеку аминокислот, особенно мало в них незаменимых аминокислот. Тем не менее, обладают значительной пищевой ценностью. Такие белки содержатся в сое и других бобовых, крупах, орехах, семечках, некоторых овощах, то есть в продуктах растительного происхождения.

Белок, содержащийся в бобовых (сое, фасоли, чечевице, горохе, маше, нуте) и  продуктах из сои (тофу, соевые заменители мяса), по своему составу близок к животному белку, так как имеет достаточно богатый аминокислотный состав. Тем не менее, в семенах разных бобовых культур недостает тех или иных аминокислот (чаще всего, метионина и цистеина). Бобовые в сочетании друг с другом или с крупами позволяют готовить блюда с достаточно полным аминокислотным составом.

Организм человека не может существовать без незаменимых аминокислот, получаемых из нативного белка. Белки, в которых содержатся незаменимые аминокислоты, должны составлять в питании взрослых людей около 16-20% (20-30г при суточной норме белка 80-100г). В питании детей доля нативного белка повышается до 30% - для школьников, и до 40% - для дошкольников. Это связано с тем, что детский организм постоянно растет и, поэтому, нуждается в большом количестве аминокислот как пластического материала для построения белков мышц, сосудов, нервной системы, кожи и всех других тканей и органов.

В наши дни быстрого питания и  всеобщего увлечения фаст-фудом  в рационе очень часто преобладают продукты с высоким содержанием легкоусваиваемых углеводов и жиров, а доля белковых продуктов заметно снижается. При недостатке в рационе каких - либо аминокислот или при голодании в организме человека в течение непродолжительного времени могут разрушаться белки соединительной ткани, крови, печени и мышц, а полученный из них «строительный материал» - аминокислоты идут на поддержание нормальной работы наиболее важных органов - сердца и мозга. Организм человека может испытывать нехватку как незаменимых, так и заменимых аминокислот. Дефицит аминокислот, особенно незаменимых, приводит к ухудшению аппетита, задержке роста и развития, жировой дистрофии печени и другим тяжелым нарушениям. Первыми «вестниками» нехватки аминокислот могут быть снижение аппетита, ухудшение состояния кожи, выпадение волос, мышечная слабость, быстрая утомляемость, снижение иммунитета, анемия. Такие проявления могут возникнуть у лиц, с целью снижения веса соблюдающих низкокалорийную несбалансированную диету с резким ограничением белковых продуктов. Дефицит некоторых аминокислот может возникнуть и при длительном соблюдении христианских постов, особенно в детском и юношеском возрасте.

Чаще других с проявлениями нехватки аминокислот, особенно незаменимых, сталкиваются вегетарианцы, намеренно избегающие включения в свой рацион полноценного животного белка. Сторонникам вегетарианства для сохранения здоровья и работоспособности можно посоветовать:

- как можно чаще включать  в свой рацион бобовые (горох,  чечевицу, фасоль, маш, нут, продукты  из сои), так как белок семян бобовых растений содержит достаточно много незаменимых аминокислот;

- обязательно включать в свой  ежедневный рацион разнообразные  орехи и семечки, а также  продукты из цельного зерна; 

- при приготовлении пищи сочетать  друг с другом продукты с высоким содержанием растительного белка (рис + горох, чечевица + фундук, салат + семечки подсолнечника, и т.д.), так как это позволяет получить за один прием пищи большее количество незаменимых аминокислот;

- наилучшим вариантов вегетарианской диеты является лактоововегетарианство, когда кроме растительной пищи разрешается употребление в пищу молочных продуктов и яиц, содержащих нативный (полноценный) белок;

- крайне нежелательно переводить  на вегетарианскую диету детей  и подростков, так как в период быстрого роста организм нуждается в высоком количестве полноценного белка, витаминов, микро- и макроэлементов; в связи с этим питание детей должно быть максимально разнообразным по содержанию продуктов как растительного, так и животного происхождения.

Избыток аминокислот встречается  в наши дни достаточно редко, но может вызвать развитие тяжелых заболеваний, особенно у детей и в юношеском возрасте. Наиболее токсичными являются метионин (провоцирует риск развития инфаркта и инсульта), тирозин (может спровоцировать развитие артериальной гипертонии, привести к нарушению работы щитовидной железы) и гистидин (может способствовать возникновению дефицита меди в организме и привести к развитию аневризмы аорты, заболеваниям суставов, ранней седине, тяжелым анемиям). В нормальных условиях функционирования организма, когда присутствует достаточное количество витаминов (В6, В12, фолиевая кислота) и антиоксидантов (витамины А, Е, С и селен), избыток аминокислот быстро превращается в полезные компоненты и не успевает «нанести ущерб» организму. При несбалансированной диете возникает дефицит витаминов и микроэлементов, и избыток аминокислот может нарушить работу систем и органов. Такой вариант возможен при длительном соблюдении белковых или низкоуглеводных диет, а также при неконтролируемом приеме спортсменами протеиново-энергетических продуктов (аминокислотно-витаминные коктейли) для увеличения веса и развития мышц.

Идеальный (эталонный) белок

. В 1973 году совместным решением  Всемирной производственной организацией (FAO) и Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) введен показатель биологической ценности пищевых белков – аминокислотный скор (АС). Биологическая ценность любого белка сравнивается с эталоном – эталонным белком, аминокислотный состав которого сбалансирован и идеально соответствует потребностям организма человека в каждой незаменимой аминокислоте. Скор аминокислоты может равняться 1,0 – при точном соответствии ее содержанию эталону, больше 1,0 – избыточное содержание, и меньше 1,0 – недостаточное содержание аминокислоты. Идеальный белок представлен ниже в виде таблицы.

Таблица 3 – Состав идеального белка