Питание, пища, пищевые вещества

Последовательность соединения аминокислотных остатков в полипептидной цепи всегда задана генетически и получила название первичной структуры белка. Способ укладки полипептидной цепи с образованием спирали часто называют вторичной структурой белка. Дальнейшая укладка молекулы приводит к формированию третичной структуры. Белковая молекула может состоять из одной или нескольких полипептидных цепей, совокупность которых определяет четвертичную структуру.

Белки делят на простые и сложные. Протеины (простые белки) состоят только из остатков аминокислот, а протеиды (сложные белки) содержат белковую и небелковую части. Сложные белки нуклеопротеины в качестве небелковой части содержат нуклеиновые кислоты, липопротеины — остатки липидов, фосфопротеины — остатки фосфорной кислоты.

 

1.3. Пищевая ценность  белков

С позиций нутрициологии 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 и соотношении с заменимыми. Качество белка оценивается биологическими и химическими методами.

Биологические методы предусматривают  проведение опытов на молодых растущих животных (чаще всего крысятах), которым  в составе рациона скармливается  исследуемый белок или содержащий его пищевой продукт. По приросту массы тела животных на единицу потребляемого корма рассчитывают ряд показателей, в первую очередь биологическую ценность (БЦ) белка, т.е. ту долю потребляемого с пищей азота, которая задерживается в организме. Если БЦ пищи 70% и выше, то такой белок способен поддерживать рост при достаточном потреблении энергии.

Качество пищевого белка может  оцениваться и путем сравнения его по химическому (аминокислотному) составу со стандартным, или «идеальным», белком. Это гипотетический белок высокой пищевой ценности, удовлетворяющий 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 расчитывают аминокислотный скор:

Содержание  аминокислоты (в мг) в 1 г испытуемого  белка

АС= 100%.

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

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), фенила Ланин 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.

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.

1.4. Переваривание  белков и усвоение аминокислот

Белки, состоящие Из длинной цепи аминокислот, не могут всасываться в желудочно-кишечном тракте. Они должны быть предварительно расщеплены на свободные аминокислоты или фрагменты из 2 или 3 аминокислот (ди- и трипептиды). Расщепление (гидролиз) белков катализируют пищеварительные ферменты — про- теазы. В отдельных пищевых продуктах, особенно растительных, аминокислоты образуют такие связи, которые не поддаются гидролизу протеазами.

Свободные аминокислоты, ди- и трипептиды, образующиеся при гидролизе белка, всасываются в кровоток и транспортируются в ткани и органы. Наибольшее количество аминокислот захватывается печенью, где синтезируются белки плазмы крови и ферменты. Остальные аминокислоты подвергаются в печени процессу дезаминирования (отщепление аминогруппы). В реакциях дезами- нирования участвуют активные формы витамина В₆.

Не содержащая азота часть аминокислоты превращается в углеводы или жиры и окисляется для образования энергии либо запасается в виде жира.

Животные и растительные белки  усваиваются организмом неодинаково.

На степень усвоения организмом белков оказывают влияние технология получения и кулинарная обработка пищевых продуктов (измельчение, воздействие температуры, брожение и т.д.).

Коэффициент перевариваемое™ (в %) белков пищи приведен ниже.

Яйца

Смешанный рацион развитых стран

Молоко, сыры

Полированный рис

Цельное зерно пшеницы

Овсяные хлопья

Бобовые

При умеренной тепловой обработке  пищевых продуктов, особенно растительного происхождения, усвояемость белков несколько возрастает, так как частичное разрушение (денатурация) четвертичной структуры белков облегчает доступ протеаз к пептидным связям. При интенсивной тепловой обработке, например при сильном обжаривании до образования корочки, часть аминокислот на поверхности разрушается или снижается усвоение белка.

1.5. Пути расходования  аминокислот

Поступающие в организм аминокислоты расходуются различными путями:

для синтеза новых белков при  достаточном поступлении энергии с пищей;

на получение энергии при  недостаточном ее поступлении с  пищей или при потреблении избыточного для синтеза белка количества аминокислот (после дезаминирования);

углеродный остаток аланина, цистеина и метионина (эти аминокислоты называются глюкогенными) при дезаминировании превращается в глюкозу, которая в последующем окисляется или превращается в гликоген;

лейцин, фенилаланин и тирозин (кетогенные аминокислоты) при дезаминировании превращаются в жирные кислоты, которые окисляются с выделением энергии или участвуют в синтезе три- глицеридов и запасаются в жировых депо.

Конечными продуктами распада белков являются вода, диоксид углерода и мочевина. Кроме того, при окислении углеродного скелета аминокислот, превратившихся в углеводы и жиры, выделяется энергия.

В организме одновременно протекают  процессы распада белковых молекул и биосинтеза новых белков. Иначе говоря, белки находятся в динамичном состоянии и непрерывно обновляются. Происходит постоянный обмен аминокислот между тканями, между вновь поступившими с пищей аминокислотами и «старыми». Тканевые белки постоянно расщепляются и синтезируются новые белковые молекулы. Освобождающиеся при распаде белка аминокислоты поступают в кровь, образуя пул (фонд) свободных

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.

Белково-калорийная недостаточность

Состояние белково-калорийной недостаточности было описано впервые в Гане в конце 1940-х годов среди детей раннего возраста. Это состояние развивалось через 3—4 месяца после отнятия ребенка от груди и было связано с потреблением низкобелковой пищи. Дети имели низкую массу, отставали в росте, были апатичны и малоподвижны, чувствительны к инфекционным заболеваниям. В наши дни в развивающихся странах от белково-калорийной недостаточности разной степени тяжести страдают 20—30% детей в возрасте до 5 лет, что служит причиной высокой детской смертности. Белковая недостаточность является, как правило, следствием общего недоедания, т.е. недостаточности энергии.

Причиной белково-калорийной недостаточности в развивающихся странах является в первую очередь бедность и, как следствие, недоступность достаточного количества пищи, т.е. энергии. Часто речь идет даже не о качестве, а главным образом о количестве простой, доступной пищи. В условиях нашей страны доступность хлеба и продуктов из зерна гарантирует от развития острых тяжелых форм белково-калорийной недостаточности у взрослых, а также у подростков и детей старше 3 лет. У детей младшего возраста белково-калорийная недостаточность может наблюдаться в семьях с низким уровнем доходов и неблагополучных в социальном отношении (в семьях алкоголиков, наркоманов).

Культурные и экономические  традиции населения России и окружающих ее стран, способного к само обеспечению продуктами питания при доступности к обрабатываемой земле, служат гарантией предупреждения тяжелых форм белково-калорийной недостаточности. Тем не менее остается проблема обеспечения полноценной пищей и профилактики белково-калорийной недостаточности у детей после отнятия от груди. Расширение производства детских продуктов прикорма — важный фактор предупреждения нарушений питания в раннем возрасте.

В развитых странах белково-калорийная недостаточность обычно является следствием заболеваний, сопровождающихся нарушением потребления и усвоения пищи.

Содержание белка  в пище и удовлетворение потребности  в белке

Мы уже говорили о том, что  в мышцах человека содержится почти  половина всего белка. Точно так  же много белка 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 (табл. 3).

Таблица 3. Содержание белка в порции некоторых продуктов

Продукты	Средняя порция	Энергетическая ценность порции, ккал	Содержание белка в порции, г
Творог	Полпачки (100 г)	150	16,7
Куриная ножка жареная	1 шт.	200	16,2
Кефир нежирный	1 стакан	95	8,6
Котлета жареная	1 шт.	156	7,4
Сыр	1 ломтик (30 г)	100	6,9
Яйцо	1 шт.	75	6,3
Кефир жирный	1 стакан	115	5,6
Сосиски	1 шт. (50 г)	133	5,5
Картофель жареный	2 средних (150 г)	250	4,3
Картофель отварной	2 средних (150 г)	115	3,0
Хлеб	1 кусочек (30 г)	64	2,0
Капуста	1 тарелка (100 г)	52	1,8
Банан	1 небольшой	110	1,8
Морковь	1 средняя (90 г)	30	1,2
Слива	4 средних	70	1,0
Огурец	1 средний (100 г)	15	0,8
Яблоко	1 среднее (6 см в диаметре, 150 г)	66	0,6
Майонез	1 ст. л.	93	0,4
Сахар	2 ч. л.	55	0,0
Масло сливочное	1 ст. л.	100	0,0

Высокобелковая пища, как правило, животного происхождения, более  дорогая по стоимости. Исключение составляют бобовые, в частности, к доступным и популярным растительным источникам белка относятся продукты из сои. Белки сои характеризуются высокой биологической ценностью, легко выделяются из бобов в виде изолятов или концентратов и широко используются для получения специализированных продуктов, например для детей, страдающих непереносимостью белков коровьего молока.

Качество белка, как уже говорилось, определяется адекватным содержанием  и усвояемостью всех незаменимых  аминокислот. В белках высокого качества незаменимые аминокислоты составляют примерно 1/3 массы всех аминокислот. Этому требованию удовлетворяют белки животного происхождения, рекомендуется включать и 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.

Понятие о лимитирующих аминокислотах  позволяет объяснить важность потребления источников белка из разных групп пищевых продуктов. Совершенно оправдано сочетание живот- пых 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 серу содержащим аминокислотам, но в них много лизина; вторые, наоборот, лимитированы по лизину, но богаты серу содержащими 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.

Коротко о главном

• Белок необходим для роста и обновления тела, синтеза ферментов, гормонов, других химических компонентов, регулирующих рост и обмен веществ в организме. Белковая пища нужна как источник аминокислот для образования собственных белков нашего организма.
• Белки построены из 20 различных аминокислот, в состав которых входит азот в виде аминогруппы. Девять аминокислот не могут образоваться в организме человека, они должны обязательно поступать с пищей и называются незаменимыми. Остальные аминокислоты могут синтезироваться из незаменимых при достаточном количестве последних.
• Суточная потребность в белке взрослого человека примерно 1 г на 1 кг массы тела, потребление более 2 г/кг считается вредным для здоровья. Избыток белка так же нежелателен, как и недостаток.
• Белком богаты мясо, рыба, птица, яйца, хлеб и продукты из зерновых (крупа, макароны), бобы, семена, орехи.
• При потреблении достаточного количества разнообразной традиционной российской пищи недостатка белка не возникает. Дополнительное обогащение пищи белком не требуется.