Эти различия в аминокислотном составе
очень закономерны для всех бобовых [6].
Зерновые культуры представляют
самый крупный в мире источник белков.
В самом деле, они дают 57 % всех потребляемых
белков по сравнению с 23 %, приходящимися
на клубневые и бобовые культуры, и 20 %
на продукты животного происхождения
(мясо, молочные продукты, яйца и пр.). Среди
зерновых пшеница занимает очень важное
место. Во Франции на пшеницу приходится
около 41 % общего количества зерновых;
78 % пшеницы расходуется на пищевые цели,
тогда как кукуруза в основном предназначается
для кормления животных, а весь ячмень
делится приблизительно пополам между
этими двумя видами использования [8].
Запасные белки зерна пшеницы обладают
уникальной способностью формировать
после гидратации связную, нерастворимую,
вязкоэластичную массу – клейковину; это свойство
белков пшеницы широко используется в
хлебопекарной промышленности, кондитерском
производстве и кулинарии.
Отсюда следует, что пшеница – это единственный вид зерновых, из которого
в настоящее время промышленным способом
извлекают белки в форме клейковины для
их повторного дополнительного введения
в определенные пищевые продукты, главным
образом для улучшения качества выпечных
изделий, но также в мясные колбасные изделия.
Использование белков кукурузы, являющихся
побочным продуктом в производстве крахмала,
значительно менее существенно и ориентировано
на кормление животных [8].
Методы экстракции белков основаны на
разной растворимости альбуминов, глобулинов,
проламинов и глютелинов в солевых или
спиртовых растворах. Белки можно извлекать
из раздробленных цельных зерен или из
ядровой муки, а также из клейковины, предварительно
отделенной от крахмала.
Один из наиболее распространенных методов
состоит в солюбилизации альбуминов и
глобулинов посредством «мягкого» экстрагирования
0,5 % раствором хлористого натрия, затем
извлечения глиадинов 70 % этанолом. Нерастворимый
остаток содержит глютенины, часть которых
можно вновь перевести в растворимое состояние
0,1 % уксусной кислотой, затем 0,01 %. уксусной
кислотой в присутствии сулемы и 0,1 % уксусной
кислотой и 2-меркаптоэтанолом. Разделение
альбуминов и глобулинов возможно при
диализе их смеси против чистой воды, в
которой остаются растворимыми только
альбумины. Другие фракции перед лиофилизацией
также подвергаются диализу (обычно против
разбавленной уксусной кислоты). Глиадины
можно извлекать непосредственно из муки
(и поэтому одновременно с солерастворимыми
белками) 55 % этанолом. Далее их избирательно
осаждают разбавлением спиртового экстракта
1,5 % раствором хлористого натрия и выдерживанием
при температуре 4 °С в течение 48 часов
или выпариванием этанола и концентрированием
экстракта [8].
Из клейковины извлекают белки 0,1 % уксусной
кислотой и разделяют солюбилизированную
смесь на фракции глиадинов и глютенинов
добавлением этанола. Для перевода глиадинов
в растворимое состояние используют также
смесь воды и диоксана (в соотношении 6:4
по объему). Преимущества этого растворителя
состоят в том, что он специфичен для глиадинов
и позволяет проводить лиофилизацию экстракта
непосредственно, без предварительного
диализа. Остаток затем разделяют на глютенины,
растворимые и нерастворимые в 0,01 % кислоте.
Солюбилизация клейковины 0,005 % молочной
кислотой, а затем ультрацентрифугирование
позволяют разделять глиадины, а также
растворимые и нерастворимые глютенины.
Вместо последовательного экстрагирования
можно полностью перевести в растворимую
форму весь набор белков клейковины до
разделения их на отдельные группы [9].
3.2 Роль белков в питании. Белковый обмен
в организме. Пищевая и биологическая
ценность белков. Нормы потребления белка.
Белок, является важнейшим
компонентом питания, обеспечивающим
пластические и энергетические нужды
организма, главной составной частью пищевого
рациона, определяющей характер питания.
Роль белка в питании
человека достаточно высока, ведь белок
является самой главной составляющей
частью пищевого рациона, которая определяет
весь характер питания. На фоне довольно
высокого уровня белка обычно отмечается
наиболее полное проявление в человеческом
организме биологических свойств прочих
компонентов питания. Именно по этой причине
в питании человека белки играют наиважнейшую
роль.
На фоне высокого уровня
белка отмечается наиболее полное проявление
в организме биологических свойств других
компонентов питания.
Следует отметить,
что белки определяют активность многих
биологически активных веществ: витаминов,
а также фосфолипидов, отвечающих за холестериновый
обмен. Белки определяют активность тех
витаминов, эндогенный синтез которых
осуществляется из аминокислот. Например,
из триптофана – витамина РР (никотиновой
кислотой), обмен метионина связан с синтезом
витамина U (метилметионинсульфония). Установлено,
что белковая недостаточность может привести
к недостаточности витамина С и биофлаваноидов
(витамина Р). Нарушение в печени синтеза
холина приводит к жировой инфильтрации
печени [4].
При больших физических
нагрузках, а также при недостаточном
поступлении жиров и углеводов белки участвуют
в энергетическом обмене организма.
Недостаточность белка
в рационе приводит к таким заболеваниям,
как алиментарная дистрофия, маразм, квашиоркор.
Квашиоркор означает «отнятый от груди
ребенок». Им заболевают дети, отнятые
от груди и переведенные на углеводистое
питание с резкой недостаточностью животного
белка. Квашиоркор вызывает как стойкие
необратимые изменения конституционального
характера и изменения личности.
Белки обеспечивают
структуру и производят каталитические
функции пищевых ферментов и различных
гормонов, они выполняют защитные функции,
широко участвуют в восстановлении иммунитета.
Более того, роль белков в питании очень
высока, ведь они участвуют в образовании
всех тканевых белков, обеспечивающих
мышечные сокращения. Белок входит в состав
гемоглобина крови, который выполняет
важнейшую функцию дыхания.
Интенсивность белкового обмена
в большой мере зависит от гуморальных
влияний со стороны щитовидной железы.
Гормон щитовидной железы, тироксин, повышает
интенсивность белкового обмена. При базедовой
болезни, характеризующейся усиленным
выделением гормонов щитовидной железы
(гипертиреоз), белковый обмен повышен.
Напротив, при гипофункции щитовидной,
железы (гипотиреоз) интенсивность белкового
обмена резко снижается. Так как деятельность
щитовидной железы находится под контролем
нервной системы, то последняя и является
истинным регулятором белкового обмена.
На ход обмена белков оказывает
большое влияние характер пищи. При мясной
пище повышено количество образующейся
мочевой кислоты, креатинина и аммиака.
При растительной пище эти вещества образуются
в значительно меньших количествах, так
как в растительной пище мало пуринових
тел и креатина. Количество аммиака, образующегося
в почках, зависит от кислотно-щелочного
равновесия в организме – при ацидозе
его образуется больше, при алкалозе –
меньше. С растительной пищей вводится
значительное количество щелочных солей
органических кислот. Органические кислоты
окисляются до углекислого газа, выводимого
через легкие. Соответствующая доля основания,
остающаяся в организме и выводимая затем
с мочой, сдвигает кислотно-щелочное равновесие
в сторону алкалоза. Поэтому при растительной
пище нет необходимости в образовании
в почках аммиака для нейтрализации избытка
кислот, и в этом случае содержание его
в моче незначительно.
Пищевая ценность белков.
Белки относятся к жизненно необходимым
веществам, без которых невозможны жизнь,
рост и развитие организма. В процессе
жизнедеятельности происходят распад
и обновление белковых компонентов клеток.
Для поддержания этих процессов организму
необходимо ежедневно поступление полноценного
белка с пищей. Белок входит в состав ядра
и цитоплазмы клеток. Белки выполняют
целый ряд важнейших функций в организме
[5].
Пластическая функция.
Белки (протеины) необходимы каждой клетке
организма. Белки – структурная основа
всех тканей организма. Это основной материал
для построения растущих и воспроизводства
разрушающихся тканей – от мышц и костей,
до волос и ногтей. Такие структурные белки,
как коллаген и кератин, служат главными
компонентами костной ткани, волос и ногтей.
Сократительные белки мышц обладают способностью
изменять свою длину, используя химическую
энергию для выполнения механической
работы.
Гормональная функция.
Гормоны, регулирующие физиологические
процессы, тоже являются белками. Одним
из наиболее известных белков гормонов
является инсулин. Этот простой белок
состоит только из аминокислот. Функциональная
роль инсулина многопланова. Он снижает
содержание сахара в крови, способствует
синтезу гликогена в печени и мышцах, увеличивает
образование жиров из углеводов, влияет
на обмен фосфора, обогащает клетки калием.
Регуляторной функцией обладают белковые
гормоны гипофиза – железы внутренней
секреции, связанной с одним из отделов
головного мозга. Он выделяет гормон роста,
при отсутствии которого развивается
карликовость..Также одним из важных и
интересных в химическом отношении гормонов
является вазопрессин. Он подавляет мочеобразование
и повышает кровяное давление [5].
Ферментативная функция.
Белки в виде ферментов, катализирующих
химические реакции, участвуют в регуляции
многих обменных процессов и совершенно
необходимы для нормального обмена самих
белков и других пищевых веществ, в частности,
углеводов, жиров, минералов, витаминов.
Витамины, например, при недостатке белков
не усваиваются организмом. Белковая пища
помогает усвоению кальция, в то время
как снижение уровня белка в пище ухудшает
всасываемость этого элемента слизистой
кишечника. Усвоение питательных веществ
в организме возможно только в присутствии
определенных ферментов. А ферменты –
это белковые структуры, и соответственно
недостаток белка приведет к серьезным
нарушениям в питании организма.
Защитная функция.
К белкам относятся антитела, которые
связывают, нейтрализуют и способствуют
выведению токсичных веществ из организма.
Дефицит белка в питании уменьшает устойчивость
организма к инфекциям, так как снижается
уровень образования антител. Нарушается
синтез и других защитных факторов – лизоцима, иммуноглобулина,
из-за чего обостряется течение воспалительных
процессов. Белковыми веществами являются
все факторы свертывающей и противосвертывающей
системы.
Транспортная функция.
Белки участвуют в транспорте кровью липидов,
углеводов, некоторых витаминов, гормонов,
лекарственных веществ. Это прежде всего
гемоглобин, переносящий кислород из легких
к клеткам. В мышцах эту функцию берет
на себя еще один транспортный белок –
миоглобин. Многие белки, расположенные
внутри клетки и на клеточной мембране,
выполняют регуляторную, транспортную
функцию распределения некоторых веществ,
минеральных солей и витаминов между клеткой
и межклеточным пространством. Поддержание
водного баланса в тканях. Белки участвуют
в распределении жидкости между внутри–
и внеклеточной средой в организме. При
дефиците белка вода не удерживается в
клетках и переходит в межклеточную жидкость.
Энергетическая функция.
Хотя белки и не служат главным источником
энергии, тем не менее они при определенных
условиях могут выполнять эту функцию.
Это происходит тогда, когда использование
двух других источников энергии – углеводов
и жиров затруднено, как, например, при
голодании или на несбалансированных
диетах. Однако, в качестве энергетической
субстанции белки очень не выгодны и требуют
большое количество энергии на свое усвоение
и синтез, а также на вывод азота, входящего
в их состав. Некоторые белки, способные
реагировать на внешние воздействия (свет,
запах) и служат в органах чувств рецепторами,
воспринимающими раздражение. Белки входят
в состав хромосом, обеспечивая нормальную
работу ДНК – носителя наследственности.
С другой стороны, в генах – участках ДНК
– закодированы не просто наследственные
признаки сами по себе, а состав белков,
которые синтезируются организмом [6].
Недостаток белков
в питании вызывает серьезные нарушения
в организме: у детей замедляются рост
и развитие, у взрослых возникают глубокие
изменения в печени (жировая инфильтрация),
а при длительной недостаточности – даже цирроз, нарушение
деятельности желез внутренней секреции
(щитовидная, половые, поджелудочная),
изменяется белковый состав крови, снижается
устойчивость организма к инфекционным
заболеваниям, страдает умственная деятельность
человека – снижается память,
нарушается работоспособность.
Наряду с этим установлено,
что избыточное поступление белков неблагоприятно
отражается на функции многих органов
и систем организма, в частности при этом
перегружаются ферментные системы и в
крови накапливаются продукты неполного
метаболизма, повышается количество мочевины,
свободных аминокислот.
Под биологической
ценностью белков понимают зависящую
от их аминокислотного состава и других
структурных особенностей степень задержки
азота пищи в растущем организме или эффективность
его утилизации для поддержания азотистого
равновесия у взрослых. Биологическая
ценность пищевых белков зависит в основном
от содержания и соотношения входящих
в их состав незаменимых аминокислот.
Белки животного происхождения (говядина,
треска), имеют высокую биологическую
ценность. Растительные белки лимитированы
по ряду незаменимых аминокислот и прежде
всего – по лизину. Второй
лимитирующей аминокислотой для белков
пшеницы и риса является треонин. Биологическая
ценность белков коровьего молока по сравнению
с белками женского молока значительно
лимитирована дефицитом серосодержащих
аминокислот (метионин + цистин) и триптофана,
что свидетельствует о необходимости
коррекции его аминокислотного состава
при использовании в питании детей раннего
возраста. Биологическая ценность белков
зависит не только от их аминокислотного
состава, но и от доступности отдельных
аминокислот. При избыточном нагревании
продуктов, богатых углеводами, в них снижается
количество доступного лизина вследствие
реакции меланоидинообразования. Важным
показателем качества пищевого белка
может служить также степень его усвояемости,
которая отражает протеолиз в желудочно-кишечном
тракте и последующее всасывание аминокислот.
По скорости переваривания протеолитическими
ферментами пищевые белки можно расположить
в следующей последовательности: