Белки и ферменты

      Все разнообразие  пищевых продуктов в большинстве  стран принято делить на группы, отражающие как происхождение, так и особенности их химического состава.

      Первая  группа - молочные продукты. Именно  молоко почти полностью

обеспечивает потребности  не только детского, но и взрослого  организма. В

100 г молока содержится 3 г белка. Белки молока содержат  все аминокислоты и в наилучшем соотношении, необходимом организму. В молочных белках содержатся в значительных количествах метионин - аминокислота, важная для обеспечения нормальной деятельности печени. Для людей, работающих с вредными веществами, молочные белки имеют профилактическое значение, т.к. улучшают деятельность печени и нервной системы. Очень ценными продуктами питания являются различные виды сыров и творога. В твороге содержится 17% белков, большое количество лецитина и несколько меньшее количество незаменимой аминокислоты метионина. Различные сыры содержат около 20% белка, сухое молоко - около 23%. Таким образом, в молоке и молочных продуктах весьма удачно сочетаются полноценные белки.

      Вторая  группа - мясо, рыба, яйца. Изучение аминокислотного  состава

различных продуктов показало, что степень усвоения мясных продуктов  очень высока. Биологическая ценность белков рыбы не ниже, поскольку их

аминокислотные составы  весьма близки. Установлено, что белки  рыбы и многих продуктов моря даже несколько легче перевариваются и усваиваются в организме человека, чем белки мяса. Весьма ценным и питательным продуктом являются яйца, в них содержатся лучшие по аминокислотному составу белки. До настоящего времени сравнительно большой процент населения земного шара по ряду мотивов, в том числе и религиозных, по-разному относится к мясу. В ряде стран и у отдельных групп населения существуют многовековые запреты на отдельные виды мяса. В Индии не едят говядины, а среди мусульман бытует запрет на свинину. Славяне, как правило, не едят конину и с пренебрежением относятся к мясу собак и лягушек. А в большинстве стран Азии и Европы широко используется конское мясо. Мясо собак используется для питания в Китае, а мясо лягушек считается деликатесом во Франции. Но биологическая ценность мяса различных животных зависит не столько от особенностей строения белков, сколько от содержания в нем экстрактивных веществ и других соединений. В настоящее время нет никаких оснований утверждать, что биологическая ценность белков конского мяса (или даже мяса лягушек) по составу хуже мяса крупного рогатого скота и свиней. Мясо, несомненно, очень полезный продукт благодаря высокому содержанию полноценного животного белка

- в различных сортах  мяса и птицы содержится от 14 до 24% белка.

      Продукты двух первых групп являются наиболее важными поставщиками полноценного белка, с близкими по их аминокислотному составу и хорошей усвояемости организмом. Продукты первой и второй группы как источники белка в значительной степени могут заменять друг друга. Это означает, что их следует включать в меню в эквивалентных по содержанию белка количествах и в разнообразных сочетаниях с продуктами растительного происхождения.

      Третья  группа - мука, хлебобулочные изделия,  крупы, макаронные

изделия. Основное значение продуктов этой группы, содержащих большое

количество углеводов, - снабжение  организма энергией. Как бы промежуточным звеном между продуктами третьей и пятой группы является картофель. Картофель употребляется населением многих стран в относительно больших количествах. В 100 г картофеля содержится 2 г белка. В различных сортах хлеба белка содержится от 4,7 до 7% белка. И при употреблении большого количества хлеба и картофеля содержащиеся в них растительные белки удовлетворяют общую потребность человека в белках примерно на 30 - 35%.

      Четвертая  группа - жиры. Дневная потребность  взрослого человека в жирах составляет 80 - 100 г, из них немного менее 1/3 должны составлять

растительные масла.

      Пятая и  шестая группы - овощи и фрукты. В овощах и фруктах содержится всего 1,2 - 1,5% белков, но при достаточном потреблении овощей и фруктов и эти белки имеют значение в питании человека. Белки картофеля и овощей, особенно капусты, содержат жизненно необходимые аминокислоты в таких же соотношениях, как белки животного происхождения.

 

Перечисленные шесть групп  продуктов дополняют одна другую, обеспечивая

организм необходимыми материалами для построения и обновления структур человеческого тела белками, различающимися многочисленными функциями, структурой, составом. Подразделяющимися на полноценные и неполноценные, отличающимися наличием или отсутствием восьми незаменимых аминокислот (валин, лейцин, изолейцин, треонин, метионин, лизин, триптофан, фенилаланин). Но признавая неравноценность продуктов с точки зрения аминокислотного состава, и то, что белки животного происхождения более соответствуют структуре человеческого тела, чем растительные; отметим, что комбинация различных продуктов, по принципу взаимного дополнения лимитирующих биологическую ценность их аминокислот, позволяет удовлетворить потребность человека в белках и обеспечить их высокую усвояемость.

 

В высококачественном белке  пищи не только должен быть сбалансирован состав незаменимых аминокислот, но и существовать определенное соотношение незаменимых и заменимых аминокислот, в противном случае частъ незаменимых будет расходоваться не по назначению. Принято ценность белков рассчитывать по их аминокислотному составу. Расчет ведется в сравнении с аминокислотным составом "идеального" белка. Этот метод определения биологической ценности белка получил название метода химического или аминокислотного скора. Для взрослого человека в качестве "идеального белка" применяют аминокислотную шкалу ФАО/ВОЗ (ФАО — продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН; ВОЗ — Всемирная организация здравоохранения). Аминокислотный СКОР каждой незаменимой аминокислоты в "идеальном" белке принимают за 100%.

В интересующем пищевом белке  СКОР каждой незаменимой аминокислоты определяют по формуле:

 

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

СКОР АК = ----------------------------------------------------------------------      * 100%

                  Содержание аминокислоты (в мг.) в  1 г. идеального белка

 

В белке продукта интересно  знать наличие или отсутствие лимитирующих аминокислот. Если лимитирующих аминокислот нет, то белок этого пищевого продукта считается полноценным. Лимитирующей биологическую ценность белка считается та аминокислота, СКОР которой меньше 95%. Полноценными белками являются белки тех продуктов, СКОР всех незаменимых аминокислот в которых 95% и больше (5% — принятая точность определения количества аминокислоты в белке).

 

 

 

4 Небелковые азотсодержащие вещества

К небелковым азотсодержащим веществам относятся амиды аминокислот, продукты расщепления белков (полипептиды, аминокислоты) и образующиеся при порче товаров амины, аммиак и др., алкалоиды (пиперин перца, никотин, соланин, кофеин чая, теобромин какао), пуриновые основания, меланоидин, меланины (темноокрашенные продукты окисления аминокислоты тирозина), нитраты и нитриты (соли азотной и азотистой кислот) и др.

Амиды аминокислот  -  естественная составная часть растительных продуктов. В капусте содержится 0,3 % амида аспаратина, в спарже  -  0,2 %.

Пуриновые азотистые основания (адеиин, гуанин, ксантин, ги-поксантин), входящие в состав нуклеотидов, -  биологически активные вещества. Кофеин и теобромин возбуждают нервную и сердечно-сосудистую системы.

Пиперин повышает аппетит и усвояемость пищи; никотин, соланин и амины  -  яды; меланоидин, меланины и нитриты пищевой ценности не имеют.

Нитраты – соли азотной кислоты, присутствующие во всех живых организмах и составляющие необходимую часть питания растений. Основными источниками поступления нитратов в человеческий организм являются продукты растительного происхождения (прежде всего овощи) и вода. Само по себе присутствие нитратов в организме человека естественно и обнаруживается даже у людей, рацион которых полностью лишен нитратов. Но опасным может быть избыток этих веществ: прежде всего возможностью восстановления до более токсичных нитритов и нитрозаминов, которое происходит как в самих продуктах питания, так и в организме человека. Нитратов в пищевых продуктах находится мало; значительное содержание их в тыкве и кабачках затрудняет производство из них консервов в жестяной таре, так как нитраты сильно разъедают полуду и жесть банок. Опасность для людей представляет повышенное содержание нитратов в продуктах питания и питьевой воде. Допустимая доза для взрослого человека составляет 325 мг в сутки. Такое количество нитратов легко усваивается организмом человека, превращаясь в белок.

Нитриты - соли азотистой кислоты. Их токсичность превышает вредоносное действие нитратов в 30 раз. Особенно опасны они для больных с нарушением функции дыхательной и сердечно-сосудистой систем, так как усиливают кислородное голодание тканей. Нитриты могут образовываться из нитратов с помощью бактерий и микроорганизмов, обитающих в кишечнике человека. Микрофлора, поселяющаяся на поверхности овощей, при травмировании продукта или его измельчении также способна восстанавливать нитраты до нитритов. Отсюда и практические рекомендации: на хранение следует закладывать хорошо отсортированные, неповреждённые и чистые овощи. А овощные соки и пюре следует готовить непосредственно перед употреблением, в противном случае есть риск, что уже через несколько часов концентрация нитритов в этих блюдах резко возрастёт. Хранение на холоде снижает скорость процесса, но не останавливает его. Во всём мире нитриты  добавляют как консервант и стабилизатор розово-красного цвета в колбасные изделия и ветчину. Колбасы, мясокопчёности и мясные консервы содержат самые высокие количества нитритов. Хлеб, макаронные изделия, молочные продукты содержат незначительное их количество. В свежих овощах и фруктах их практически нет.

Нитриты несут реальную угрозу раковых заболеваний. Попадая в желудок, эти соединения под влиянием соляной кислоты желудочного сока образуют с аминами мяса и рыбы (амины - продукты белкового обмена) нитрозамины. Подавляющее большинство нитрозаминов являются сильными химическими канцерогенами.

 

 

 

 

 

 

5. Строение и свойства ферментов

 

Ферменты (от лат. fermentum - брожение, закваска), специфические белки, присутствующие во всех живых клетках и играющие роль биологических катализаторов. Через их посредство реализуется генетическая информация и осуществляются все процессы обмена веществ и энергии в живых организмах.

Начало современной науки  о ферментах связывают с открытием  в 1814 К. Кирхгофом превращения крахмала в сахар под действием водных вытяжек из проростков ячменя. В настоящее время выделено около 3500 и изучено несколько сотен ферментов. Первый кристаллический фермент (уреаза) выделен американским биохимиком Д.Самнером в 1926 г. Для ряда ферментов изучена последовательность аминокислот и выяснено расположение полипептидных цепей в трёхмерном пространстве. В лабораторных условиях осуществлен искусственный химический синтез фермента рибонуклеазы. Ферменты используют для количественного определения и получения различных веществ, для модификации молекул нуклеиновых кислот методами генной инженерии, диагностики и лечения ряда заболеваний, а также в ряде технологических процессов, применяемых в лёгкой, пищевой и фармацевтической промышленностях.

 

По строению ферменты могут  быть однокомпонентными, простыми белками, и двухкомпонентными, сложными белками. Во втором случае в составе фермента обнаруживается добавочная группа небелковой природы.

 

В природе существуют как  простые, так и сложные ферменты. Первые целиком представлены полипептидными цепями и при гидролизе распадаются  исключительно на аминокислоты. Такими ферментами (простые белки) являются гидролитические ферменты, в частности  пепсин, трипсин, папаин, уреаза, лизоцим, рибонуклеаза, фосфатаза и др. Большинство природных ферментов относится к классу сложных белков, содержащих, помимо полипептидных цепей, какой-либо небелковый компонент (кофактор), присутствие которого является абсолютно необходимым для каталитической активности. Кофакторы могут иметь различную химическую природу и различаться по прочности связи с полипептидной цепью. Если константа диссоциации сложного фермента настолько мала, что в растворе все полипептидные цепи оказываются связанными со своими кофакторами и не разделяются при выделении и очистке, то такой фермент получает название холофермента (холоэнзим), а кофактор — простетической группы, рассматривающейся как интегральная часть молекулы фермента. Полипептидную часть фермента принято называть апоферментом.

В литературе до сих пор  употребляются и другие наименования компонентов сложных ферментов, в частности «фермент-протеид», «белковый  компонент» (апофермент), «кофермент» (коэнзим) и «простетическая группа». Под коферментом часто подразумевают дополнительную группу, легко отделяемую от апофермента при диссоциации.

Роль коферментов в  двухкомпонентных ферментах играют большинство витаминов (Е, К, Q, В 1 , В 2 , В 6 В 12 , С, Н и др.), многочисленная группа нуклеотидов и их производных, фосфорные эфиры некоторых моносахаридов и ряд других веществ.

 

Характерной особенностью двухкомпонентных ферментов является то, что ни белковая часть, ни добавочная группа в отдельности  не обладают заметной каталитической активностью. Только их комплекс проявляет  ферментативные свойства. Иначе обстоит  дело у однокомпонентных ферментов, не имеющих добавочной группы, которая  могла бы входить в непосредственный контакт с преобразуемым соединением. Эту функцию выполняет часть белковой молекулы, называемая каталитическим центром . Предполагают, что каталитический центр однокомпонентного фермента представляет собой уникальное сочетание нескольких аминокислотных остатков, располагающихся в определенной части белковой молекулы. Кроме каталитического центра, образованного сочетанием аминокислотных радикалов или присоединением кофермента, у ферментов различают еще два центра: субстратный и аллостерический.