Чем определяется качество пищевого белка кратко

Обновлено: 04.07.2024

Белки — высокомолекулярные соединения, состоящие из 80 различных аминокислот. Они играют важную роль в ферментативных обменных биологических и каталитических процессах, происходящих в организме человека, являясь транспортерами гормонов, разнообразных веществ через клеточные и внутриклеточные мембраны, кислорода, железа, жирных кислот, холестерина в крови и биологических жидкостях.

Благодаря высокой биологической активности белки считаются активными ферментами – биологическими катализаторами и относятся к приоритетным веществам, регулирующим все биологические процессы в организме его иммунитетную систему и активность аппарата наследственности.

Непревзойденным источником метионина является творог, который широко вошел в практику лечебного и профилактики питания. Исследования показали, что добавление в диету 400 г свежего творога весьма положительно сказывалось на сроках выздоровления больных дизентерией, особенно при хронических формах заболевания. Много метионина содержится в яйцах, судаке, крабах, треске, соме, лососе, сельди, севрюге, баранине.

Источниками фениламина, трипотофана и лизина являются соевая и гороховая мука, мясо, рыба, нежирный творог, яйца.

Лейцином и изолейцином богата кукурузная мука и рис.

Гистидином богаты соевая и гороховая мука, капуста, творог и мясо.

Одним из наиболее существенных положений, определяющих анаболическую эффективность пищевого белка, является соотношение в нем незаменимых аминокислот.

Питательные свойства белков обычно определяют по химической и биологической ценности (табл.19-20).

Белки связывают воду, т.е. проявляют гидрофильные свойства. При этом они набухают, увеличивается их масса и объем. Набухание белков сопровождается его частичным растворением.

Студни не обладают текучестью, они упруги, обладают пластичностью, определенной механической прочностью, способны сохранять свою форму.

Гидрофильные свойства белков, т.е. их способность набухать, образовывать студни, стабилизировать суспензии, эмульсии и пены имеют большое значение в биологии и пищевой промышленности. Гидрофильность белков зерна и муки играет большую роль при хранении и переработке зерна, в хлебопечении. Тесто, которое получают в хлебопекарном производстве, при изготовлении мучных кондитерских изделий представляет собой набухший в воде белок, концентрированный студень, содержащий зерна крахмала.

Биологическая ценность белка различных пищевых продуктов

Биологическая ценность (%)

Цельное зерно пшеницы

Ценность белков некоторых пищевых продуктов

Денатурация белков – сложный процесс, при котором под влиянием внешних факторов (температуры, механического воздействия, действия химических агентов и ряда других факторов) происходит изменение вторичной, третичной и четвертичной структуры белковой макромолекулы, т.е. ее нативной пространственной структуры. Первичная структура, а следовательно, и химический состав белка не меняется. При денатурации изменяются физические свойства белка, снижается растворимость, способность к гидратации, теряется его биологическая активность. Меняется форма белковой макромолекулы, происходит агрегирование. В то же время увеличивается активность некоторых химических групп, облегчается воздействие на белки протеолитических ферментов, а следовательно, он легко гидролизуется.

Белки способны образовывать пены. В качестве пенообразователей они широко используются в кондитерской промышленности (пастилы, зефира, суфле). Структуру пены имеет хлеб, и это влияет на его органолептические свойства.

Белок наиболее важный компонент пищи человека. Основные источники пищевого белка: мясо, молоко, рыба, продукты переработки зерна, хлеб, овощи (табл.21).

По данным ФАО, нормы потребления белка составляют 12-15% общей калорийности суточного рациона человека, или 90-100 г, в том числе 60-70% белка животного происхождения. Мировое производство животного пищевого белка в 4 раза меньше его потребности. Ежегодный дефицит пищевого белка в нашей стране составляет 1,6 млн.т. Отмечено снижение объемов потребления белка на 7%, в том числе животного – на 18%.

Содержание белка в основных пищевых продуктах

Белок, г/100 г съедобной части

Печень говяжья, свиная

Хлеб из ржаной муки

Карп, минтай, треска

Хлеб из пшеничной муки

Судак, ставрида, кальмар

Лук репчатый, морковь красная, перец красный, редис, свекла

Яблоки, груши, виноград

Сельдь атлантическая, сардина

Земляника садовая, апельсины, абрикосы, персики, арбуз

Рожь, овес, ячмень, гречиха, кукуруза

Масло коровье (крестьянское, сливочное несоленое, диетическое)

Икра осетровая, кетовая

Молоко коровье (сырое), кефир, простокваша

Капуста белокочанная, картофель

Под рациональным питанием понимают не только обеспеченность организма достаточным количеством энергии, белков, жиров, углеводов, минеральных веществ, витаминов, воды но и поступление этих веществ в определенных сбалансированных по отношению друг к другу количествах. Например, рекомендуемое соотношение между белками, жирами и углеводами 1:1:4, между растительными и животными жирами 1:3, между кальцием и фосфором 1:(0,5-1,8), между белками и витамином С1:1000. необходимое суточное потребление незаменимых аминокислот варьирует от 0,5 г (для триптофана) до 4-5 г (для лейцина, фенилаланина, лизина).

Содержание белка в соке колеблется в широких пределах – от 10 до 300 мг/л.

В общем пищевом рационе за счет белков должно обеспечиваться примерно 12-15% калорийности пищи. При большой физической нагрузке нормы потребления белков для мужчин возрастают на 10-15%, для женщин и студентов нормы на 15-20% меньше, чем для мужчин. Избыток белков необходим для обеспечения дополнительных затрат организма, связанных с физическими и нервными нагрузками, неблагоприятными воздействиями внешней среды.

Ориентировочно биологическая ценность белков может быть выражена в виде следующей шкалы. Если белки молока, содержащие все незаменимые аминокислоты, применять за 100, то биологическая ценность мяса и рыбы выразится числом 95, картофеля – 80, гороха – 55, пшеницы – 50, риса – 58, ржаного хлеба – 75.

Более полное представление о биологической ценности любого конкретного белка, определенной химическим методом, сводится к сопоставлению его аминокислотного состава с идеальной шкалой аминокислот – расчет аминокислотного скора.

Один грамм идеального белка по шкале ФАО/ВОЗ содержит (мг): изолейцина 40, лейцина 70, лизина 55, метионина и цистина 35, фенилаланина и тирозина 60, треонина 40, триптофана 10, валина 50.

Уже долгие годы способы определения и сравнения качества различных белков являются предметом оживленных дискуссий. Несмотря на то, что на протяжении многих лет использовался целый ряд различных методик, в последнее время возобновились дискуссии о том, каков же он — лучший способ. Итак, что мы знаем об определении качества пищевых белков сегодня?

Качество белка и его важная роль

Определение качества белка важно для многих целей, в том числе для понимания того, сколько определенного белка может потребоваться, какой источник белков предпочтителен в определенных условиях (например, при восстановлении после болезни или интенсивных длительных занятий спортом) и какие белки можно сочетать, чтобы компенсировать их низкое качество. Кроме того, если потребление белка по какой-то причине ограничено, то оптимальным будет выбор более качественного белка.

В настоящее время PDCAAS остается передовым методом для определения качества белка. В основе этого способа, как и других методик, лежит мнение о том, что качество белка можно наилучшим образом оценить, изучая потребности человека в аминокислотах и его способность к их усвоению. Однако одним из недостатков метода является то, что он основан на исследованиях, проведенных с участием крыс. И это лишь одна из причин того, почему ученые, работающие в пищевой отрасли, и соответствующие регулирующие органы стремятся внедрить новый метод.

Недостатки PDCAAS

Для пищевого белка значение PDCAAS рассчитывается путем сравнения его аминокислотного состава с эталонным образцом, который приблизительно отражает пищевые потребности человека. Каждая аминокислота, содержащаяся в белке, оценивается по этой схеме, затем эта предварительная оценка корректируется в соответствии с доступностью для пищеварения. Аминокислота с самым низким коэффициентом PDCAAS и дает нам окончательное значение для белка. Животные белки, в частности молочные, в этой системе получают самые высокие баллы, тогда как другие белки (содержащиеся в рисе или зерновых) характеризуются гораздо более низкой оценкой.

Поскольку белок содержит азот, PDCAAS позволяет определить количество азота, вошедшего в рацион, по отношению к выделенному количеству. Но одна из проблем заключается в том, что коэффициент не учитывает микробное влияние на количество выделяемого азота и поэтому может стать причиной неточной оценки доступности аминокислот.

В качестве эталонного образца PDCAAS использует структуру потребности в аминокислотах у детей дошкольного возраста, определенную в начале восьмидесятых годов в результате исследования с участием небольшой группы людей, восстанавливающихся после недоедания, а не с участием более типичных или репрезентативных групп населения. Кроме того, коэффициент не учитывает антипитательные факторы, которые могут отрицательно влиять на усвоение аминокислот.

Однако одним из наиболее очевидных недостатков является проблема усечения значений. PDCAAS предполагает, что любое значение, превышающее 100 %, является неприменимым и не будет принято организмом. Вследствие этого все значения усекаются до 1. Однако это не позволяет нам верно оценить разницу между белками. Например, согласно PDCAAS, молочный белок оценивается в 1,3 балла, поэтому его значение усекается до 1, при этом оценка соевого белка составляет около 0,97 балла и тоже округляется до 1, вследствие чего их качество уравнивается. То есть усечение не позволяет нам разделить отдельные белки для более глубокого изучения.

Передовой метод завтрашнего дня

В 2011 году FAO провела совещание для обзора методов оценки качества белка с учетом трех основных целей:

понять, по-прежнему ли PDCAAS является лучшим доступным методом оценки качества белка,
изучить рекомендации в отношении потенциальных альтернатив,
определить необходимые направления исследований.

Чем же DIAAS лучше, чем PDCAAS? Во-первых, его разработка основывалась на исследованиях, проведенных с участием свиней, строение организма которых физиологически более приближено к человеческому по сравнению с крысами. Во-вторых, он оценивает не переваримость по всему пищеварительному тракту, а всасывание в подвздошной кишке, и именно незаменимых аминокислот, а не всего белка. В качестве эталонного образца используется структура потребности в аминокислотах ребенка более старшего возраста (по сравнению с двухлетним ребенком для PDСAAS). Более того, в DIAAS не применяется усечение значений: различия в белковой ценности у белков разных типов действительно видны. Например, сывороточный протеин оценивается в 1,25 балла, белок сои — в 0,98 балла, а белок гороха — в 0,93 балла, что отражает разницу в качестве белка.

Отсутствие идеального метода

Разработка DIAAS — это безусловный прогресс. Но и этот метод не безупречен. Хотя DIAAS и использует потребности более старшего ребенка в качестве эталонного образца, было бы особенно полезно использовать значения, определенные для конкретных групп населения, включая подростков, мужчин, женщин, беременных женщин и пожилых людей. Существуют дополнительные сложности, связанные с работой на экспериментальной животной модели, включающие этические и экономические проблемы. Кроме того, из-за ограниченного количества белков, протестированных с помощью DIAAS, для того, чтобы эффективно использовать этот метод как предпочтительный лучший, нужна его доработка.

DIAAS, однако, позволяет нам анализировать переваримость аминокислот, рассматривая каждую из них, как отдельное питательное вещество. Хотя смешанная диета всегда является наилучшим вариантом, коэффициент DIAAS помогает определить, какие источники белка следует использовать при определенных обстоятельствах, например для людей старшего возраста с пониженным аппетитом или спортсменов, которые хотят восстановиться после интенсивных тренировок.

По мере того как население растет и стареет, качество белка приобретает все большее значение, поскольку мы стремимся накормить больше людей и дольше поддерживать их здоровье.

Автор статьи: Линдси Ормонд (Lindsey Ormond), владелец LO Health Solutions.

Введение
В последние десятилетия большое внимание уделяется изучению влияния условий животноводства не только на качество производимого мяса, но и на его пищевую ценность. Пищевая ценность — понятие, интегрально отражающее всю полноту полезных свойств пищевых продуктов, в том числе степень обеспечения данным продуктом физиологических потребностей человека в основных пищевых веществах и энергии. Хорошо известно, что в соответствии с формулой сбалансированного и адекватного питания в состав полноценного рациона человека должны входить жизненно важные питательные вещества: белки, жиры, углеводы и т.д. [1].

Пищевая ценность мяса определяется в первую очередь высоким содержанием полноценных белков и незаменимых аминокислот, высоким содержанием легкоусвояемого железа, жирнокислотным составом, наличием жирорастворимых витаминов, микро- и макронутриен- тов [2]. В таблицах 1, 2 представлен состав незаменимых аминокислот раз- личного вида мяса и субпродуктов.

Основными макропитательными веществами, выполняющими роль источников энергии и пластических (структурных) материалов, являются белки, жиры и углеводы.

Известно [1, 2], что белки выполняют 3 основные функции: они снабжают организм анаболитическим материалом, используемым для эндогенного биосинтеза необходимых белков, являются предшественниками гормонов, порфинов и других биомолекул, принимают участие в биологическом окислении, частично компенсируя энергетические затраты организма. Биологическую ценность белка определяют входящие в его состав аминокислоты, прежде всего незаменимые. Если белок не содержит хотя бы одной из них, он считается биологически неполноценным.

Поступающие в организм человека с пищей ингредиенты в ходе метаболизма в результате сложных биохимических реакций преобразуются в структурные элементы клеток, поставляют в организм пластический материал и энергию, обеспечивают необходимую физиологическую и умственную работоспособность, определяют здоровье, активность и продолжительность жизни человека, его способность к воспроизводству.

Следует констатировать, что мясо — один из наиболее ценных продуктов питания. Мясо входит в число основных источников полноценных, легкоусвояемых белков, в наиболее благоприятном соотношении содержащих незаменимые аминокислоты, жиры, имеющих в своем составе полиненасыщенные жирные кислоты, а также витаминов группы В и минеральные вещества. Характерной особенностью мяса является его высокая энергетическая ценность, сбалансированность аминокислотного состава белков, наличие биологически активных веществ, высокая усвояемость, что в совокупности обеспечивает активную физическую и умственную деятельность человека.
Биологические свойства белков определяются их аминокислотным составом. Известно, что белки сильно различаются по числу, видам и порядку чередования аминокислот в полипептидной цепи. Когда клетка синтезирует определенный белок, должны наличествовать все аминокислоты, входящие в его состав.

Животные клетки способны самостоятельно синтезировать некоторые аминокислоты из других веществ, но 8 видов аминокислот клетки синтезировать не способны, и организм должен их получать с пищей. Это так называемые аминокислоты: валин, лейцин, изолейцин, треонин, лизин, метионин, фенилаланин, триптофан. Для детей незаменимой аминокислотой является также гистидин.

Триптофан играет важную роль в синтезе тканевых белков, в процессах обмена веществ и роста, участвует в образовании гемоглобина, сывороточных белков, никотиновой кислоты. Метионин является универсальным донатором метильных групп и серы. Цистеин содер- жит сульфгидрильную группу (SH-тиол) и входит в состав покровных тканей (эпидермиса, ногтей). Цистин, который образуется в результате конденсации двух молекул цистеина, входит в состав глютатиона и способствует окислительно-восстановительным процессам. Дефицит лизина, большое количество которого содержится в ядерных белках — протаминах и гистонах, вызывает задержку процессов биосинтеза белка. Фенилаланин и тирозин под действием микроорганизмов могут подвергаться декарбоксилированию с образованием биогенных аминов — тирамина, дофамина, норадреналина, серотонина. Недостаточное содержание хотя бы одной незаменимой аминокислоты в пищевом белке обуславливает резкое ухудшение усвоения всех прочих аминокислот.

Использование организмом аминокислот пищи зависит и от соотношения содержания таковых. Установлено, что в случае недостатка поступления в организм в составе пищи заменимых аминокислот их эндогенный биосинтез происходит прежде всего из продуктов деградации незаменимых аминокислот. Потребности организма могут быть полностью обеспечены только в случае, если соотношение незаменимых аминокислот в пище будет таким же, как и в самом организме [1].
Зависимость функционирования организма от количества незаменимых аминокислот используется при определении биологической ценности белков химическими методами. Наиболее широко используется метод Х. Митчела и Р. Блока (Mitchell, Block, 1946), в соответствии с которым рассчитывается показатель аминокислотного скора.

Для характеристики пищевой ценности белка чаще всего пользуются специальным показателем — аминокислотным скором (от англ. score — счет), который рассчитывают по формуле:

Эталонный белок представляет собой теоретический белок, идеально сбалансированный по аминокислотному составу. Содержание незаменимых аминокислот в 1 г идеального в пищевом отношении белка было определено экспертами ФАО (FAO, Food and Agriculture Organization — продовольственная и сельскохозяйственная организация при ООН) и ВОЗ (Всемирная организация здравоохранения) в 1973 году и уточнено в 1985 году.

Скор всех аминокислот в эталонном белке равен 100%. Каждый исследуемый белок сравнивают с оптимальным для питания человека эталонным белком по каждой аминокислоте. Скор аминокислот исследуемого белка может быть больше, меньше или равен 100%. В случае, если аминокислотный скор превышает 100%, данная аминокислота находится в избытке по сравнению с ее оптимальным содержанием. Если аминокислотный скор равен 100%, содержание данной аминокислоты в исследуемом белке оптимално для питания человека. Наконец, если аминокислотный скор меньше 100%, то данной аминокислоты в пищевом отношении недостает.

Аминокислота, скор которой имеет самое низкое значение, называется первой лимитирующей аминокислотой.

Для полного усвоения белка пищи содержание в нем аминокислот должно быть в определенном соотношении, т.е. быть сбалансированным. На основе многолетних медико-биологических исследований ФАО/ВОЗ был предложен критерий для определения качества белка — эталон, имеющий наилучшую сбалансированность по незаменимым аминокислотам (таблица 3).

На основании данных (таблицы 1, 2) были произведены вычисления ранее рассмотренных показателей по специально разработанной программе. Результаты расчета представлены в таблице 4.

О тесноте, глубине и силе взаимосвязи между рассматриваемыми показателями биологической ценности животного белка можно судить на основании данных, полученных в результате корреляционного анализа и представленных в таблицах 5, 6, 7.

Модуль коэффициента парной корреляции принимает значения от 0 до 1. Чем ближе значение к единице, тем теснее линейная связь между переменными. Если значение близко к 0, то можно утверждать об отсутствии линейной связи между показателями. Для визуального представления корреляционной зависимости представим ее графически (рисунок 1).

Сравнительный анализ сводных данных (без учета мяса птицы) и данных только для мяса и графических зависимостей позволяет прийти к заключению, что минимальный скор C_м слабо коррелирует с ИНАК и Карпаци, в тоже время ИНАК сильно коррелирует с Карпаци, а V сильно коррелирует с R. Отказываемся от Карпаци и R. В случае с субпродуктами можно отбросить КРАС.

Если ранжировать мясное сырье в соответствии с показателями C_м, U, КРАС, ИНАК, V, то имеем следующую картину (таблицы 8, 9).

Как видно из таблицы 8, при ранжировании по указанным показателям получается довольно неоднозначная картина с большим разбросом в занимаемой позиции (ранге) продукта. Аналогичные результаты были получены и при анализе растительных белков [6].

Из этих показателей формальной оценки биологической ценности белков с точки зрения их аминокислотного состава физиологическим смыслом обладает только минимальный скор См. Остальные представляют собой математическую комбинацию из скоров НАК и ЗАК.

Таким образом, приходим к тривиальному выводу, что на данный момент минимальный скор аминокислот является наиболее наглядным и информативным показателем качества белка, имеющий физиологический смысл и отражающий долю белка доступного организму на пластические нужды. Возможно его следует уточнить с учетом усвояемости лимитирующих аминокислот. Для математического формирования других оценочных критериев необходимо их вербальная формулировка на основе представлений о процессе усвоения белка и роли различных групп аминокислот в этом процессе. Не исключен и квалиметрический подход, если удастся количественно оценить роль и значение избыточных НАК и ЗАК в утилизации белка организмом.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Лисицын, А.Б. Теория и практика переработки мяса / А.Б. Лисицын, Н.Н. Липатов, Л.С. Кудряшов, В.А. Алексахина, И.М. Чернуха // под общей ред. академика РАСХН А.Б. Лисицына. — М.: Эдиториал сервис, 2008.— 308 с.
2. Лисицын, А.Б. Мясная промышленность. Энциклопедический словарь / А.Б. Лисицын, И.М. Чернуха, А.А. Семенова и др. — М.: ВНИИМП, 2015.— 256 с.
3. Лисицын, А.Б. Оценка качества белка с использованием компьютерных технологий / А.Б. Лисицын, М.А. Никитина, Е.Б. Сусь // Пищевая промышленность.— 2016.— № 1. — С. 26–29.
4. Кукреш, Л.В. Оценка белка зернобобовых культур по аминокислотному составу / Л.В. Кукреш, И.В. Рышкель // Весцi нацыянальнай акадэмii навук Беларусi (Серыя аграрных навук).— 2008.— № 1. — С. 36–40.
5. Химический состав пищевых продуктов. Кн.2. Справочные таблицы содержания аминокислот, витаминов, макро-микроэлементов, органических кислот и углеводов / под ред. проф., д.т.н. И.М. Скурихина и проф., д.м.н. М.Н. Волгарева. — М.: Агропромиздат, 1987.— 360 с.
6. Зверев, С. Оценка качества белка бобовых культур / С. Зверев, М. Никитина // Комбикорма.— 2017.— № 4. — С. 37–41.

Статья опубликована в журнале:
Все о мясе. – 2018. - №1. – С.50-55.

Белки (протеины, полипептиды) – сложные высокомолекулярные органические вещества, состоящие изL-аминокислот, соединенных пептидной связью в цепочку. Простые белки – протеины – состоят только из аминокислот. В состав сложных белков – протеидов – помимо аминокислот входят нуклеиновая и фосфорная кислоты, углеводы и другие вещества.

Белок является важным компонентом каждой клетки в организме. Также белок используется организмом для создания и восстановления тканей, производства ферментов, гормонов и других химических веществ, необходимых для нормальной жизнедеятельности организма. Функции белка в организме разнообразны: транспортная, защитная, структурная, двигательная, рецепторная и другие.

Белок является важным компонентом костей, мышц, хрящей, кожи и крови. Волосы и ногти в основном состоят из белка.Как и жир, и углеводы, белок является макроэлементом, то есть организм нуждается в относительно больших его количествах. Но, в отличие от жиров и углеводов, организм не накапливает белок и не имеет его резервов.

Ряд аминокислот, из которых состоят белки, не синтезируются в организме человека (так называемые незаменимые аминокислоты), а поступают только с белковой пищей. В процессе пищеварения ферменты разрушают белки до аминокислот, которые, в свою очередь, используются длясинтеза собственных белков организма или подвергаются дальнейшему распаду для получения энергии.

Усвояемость белка – это показатель, характеризующий долю абсорбированного в организме азота от общего количества, потребленного с пищей. Биологическая ценность – показатель качества белка, характеризующий степень задержки азота и эффективность его утилизации для растущего организма или для поддержания азотистого равновесия у взрослых. Качество белка определяется наличием в нем полного набора незаменимых аминокислот в определенном соотношении как между собой, так и с заменимыми аминокислотами.

Наибольшей биологической ценностью обладают белки животного происхождения. В белках растительного происхождения обычно отсутствует от одной до нескольких незаменимых кислот. Также усвояемость растительных белков ниже, чем животных (так, например, усвояемость белков мяса/рыбы составляет 93-95 %, а усвояемость бобовых – 70 %).

Потребность в белке зависит от возраста, пола, характера трудовой деятельности. Физиологическая потребность в белке для взрослого населения составляет от 65 до 117г/сутки для мужчин, и от 58 до 87г/сутки для женщин. Физиологические потребности в белке детей до 1года – 2,2—2,9г/кг массы тела, а для детей старше 1года от 36 до 87г/сутки.

Лучшими источниками белка, содержащими все необходимые аминокислоты, в том числе и незаменимые, являются продукты животного происхождения: молоко и молочные продукты, мясо, яйца, рыба и морепродукты. К растительным продуктам, богатым белками, относятся спирулина, соя, фасоль, чечевица, горох, шпинат, киноа.

Читайте также: