3. Значение белков в питании

3.1. Роль белков в организме

Белки – жизненно необходимые вещества, относятся к основным пищевым веществам (макронутриентам).
Биологическая активность других пищевых веществ проявляется только в их присутствии.
Белки выполняют следующие основные функции:

– пластическая – служат материалом для построения клеток, тканей и органов;
– защитная – формируют соединения, обеспечивающие иммунитет к инфекциям (антитела);
– ферментативная – все ферменты являются белковыми соединениями;
– гормональная – многие гормоны являются белками (инсулин, гормон роста, тиреотропный гормон, гастрин и др.);
– сократительная – белки актин и миозин обеспечивают мышечное сокращение;
– транспортная – транспорт кислорода (обеспечивает гемоглобин), липидов, углеводов, некоторых витаминов, минеральных веществ, гормонов (белки сыворотки крови) и т.д.;
– рецепторная – все рецепторы клеток являются белками;
– энергетическая – обеспечивают 10…15 % энергоценности суточного рациона, энергетический коэффициент белков 4 ккал (16,7 кДж).

Белковые соединения участвуют в осуществлении других важных процессов в организме, таких как возбудимость, дифференцировка клеток координация движений, хранение наследственного материала и др.

Белки – это азотсодержащие полимерные соединения, мономерами которых являются аминокислоты. Все белки принято делить на простые и сложные. Под простыми белками понимают соединения, включающие в свой состав лишь полипептидные цепи (альбумины, глобулины, глютелины и другие), под сложными – соединения, содержащие наряду с белковой молекулой небелковую часть (простети-ческую группу), образуемую липидами, углеводами, нуклеиновыми кислотами и другими веществами (липопротеиды, гликопротеиды, нуклеопротеид и др.).

Жизнь организма связана с непрерывным распадом и обновлением белков. Для равновесия этих процессов необходимо ежедневное восполнение белковых потерь. Белки, в отличие от жиров и углеводов, не накапливаются в резерве и не образуются из других пищевых веществ, т.е. являются незаменимой частью пищи. Для восполнения энергетических затрат возможна замена белков жирами и углеводами, в то время как пластическая роль белков не может быть заменена никакими другими веществами.

Белки в организме человека обновляются постоянно и независимо от его возраста. В молодом растущем организме скорость синтеза белков превышает скорость распада, а при голодании и тяжелых заболеваниях наоборот. Наиболее быстро обновляются белки печени и слизистой оболочки кишечника – до десяти дней. Наиболее медленно – белки мышц (миозин), соединительной ткани (коллаген), мозга (миелин) – до 180 дней. Период обновления гормонов измеряется часами и даже минутами (инсулин и др.). Скорость обновления белков выражается временем, необходимым для обмена половины всех молекул и называется период полужизни (Т₁/₂). Средняя величина Т1/2 для белков всего организма составляет примерно три недели. Общая скорость синтеза белков у человека достигает 500 г в день, что значительно превосходит их потребление с пищей. Это является результатом повторного использования продуктов распада белков и предшественников аминокислот в организме [3].

3.2. Белковая недостаточность

При нарушении равновесия между образованием и распадом белка в сторону распада у взрослого человека и недостаточным накоплением белка у детей развивается белковая недостаточность организма.

Алиментарная (пищевая) белковая недостаточность возникает как при недостатке белка в пище (количественный недостаток), так и при преобладании белков низкой биологической ценности (качественный недостаток). По данным ВОЗ половина населения земного шара испытывает хронический белковый голод. Особенно чувствительны к белковому голоданию дети.

Белковая недостаточность приводит к снижению массы тела, замедлению роста у детей,
ухудшению костеобразования, снижению прочности костей, атрофии мышц, истончению и сухости кожи,
задержке психического и умственного развития, снижению выработки гормонов, ферментов, в том числе пищеварительных,
ожирению печени и циррозу ее, уменьшению в крови количества эритроцитов, лейкоцитов, лимфоцитов, гемоглобина, белков крови,
снижению естественного и искусственного иммунитета,
развитию гиповитаминозов, поражению сердечно-сосудистой и выделительной систем, возникновению белковых отеков и др.

3.3. Избыточное белковое питание

Длительное избыточное потребление белка также оказывает неблагоприятное влияние на организм.
Избыток белка приводит к гипертрофии печени и почек, усилению процессов гниения в кишечнике,
угнетению нормальной микрофлоры кишечника, нарушению функции центральной нервной системы (перевозбуждение, неврозы и др.).
Повышенное потребление белков за счет мяса, рыбы, внутренних органов животных способствует накоплению в организме мочевой кислоты – продукта обмена пуринов.
Соли мочевой кислоты (ураты) откладываются в суставах, хрящах и других тканях, что ведет к подагре и мочекаменной болезни.

3.4. Азотистый баланс

Для определения потребности организма в белках необходимо изучение азотистого баланса .

Азотистый баланс – это разность между потребленным с пищей азотом и азотом, выделенным из организма (с мочой, калом и другими путями).
Различают следующие виды азотистого баланса:

Азотистое равновесие – характеризуется равенством количества азота, поступившего с пищей и выделенного из организма.
Этот вид баланса отмечается у здорового взрослого человека при полноценном питании.
Исследованиями установлено, что азотистое равновесие у взрослого человека поддерживается при поступлении 50…60 г белка.
Положительный азотистый баланс – азота с пищей поступает больше, чем его выводится из организма.
Задержка азота физиологична для детей, беременных и кормящих женщин, после голодания и т.д., что связано с преобладанием пластических процессов в организме.
Отрицательный азотистый баланс – развивается в случае превышения выделения азота из организма над поступлением его с пищей. Он свидетельствует о потере организмом белков тканей. Отрицательный азотистый баланс наблюдается при голодании, при отсутствии в пище одной или нескольких незаменимых аминокислот, а также при нарушении усвояемости пищи при некоторых заболеваниях. Длительное нахождение в таком состоянии приводит к гибели.

Азотистый баланс. Как рассчитать суточную норму потребления белка.

3.5. Аминокислоты и их значение в питании

Основными составными частями и структурными элементами белковой молекулы являются аминокислоты. Поступив с пищей, белки расщепляются до аминокислот, которые с кровью попадают в клетки и используются для синтеза белков, специфических для организма человека. В процессе синтеза специфических белков имеет значение не только количество поступивших с пищей белков, но и соотношение в них аминокислот. Вследствие того, что белков, совпадающих по аминокислотному составу с белками тканей человека в естественных пищевых продуктах нет, то для синтеза белков организма следует использовать разнообразные пищевые белки.

В пищевых продуктах для человека имеют значение 20 аминокислот в L-формах.

В организме человека наблюдается превращение одних аминокислот в другие, которое частично происходит в печени. Однако имеются аминокислоты, не образующиеся в организме и поступающие в него только с пищей. Они называются незаменимыми (эссенциальными) и считаются жизненно необходимыми. К незаменимым аминокислотам относятся триптофан, лизин, метионин, фенилаланин, лейцин, изолейцин, валин, треонин. У детей незаменимой аминокислотой является гистидин, так как он не синтезируется в детском организме до трех лет в необходимом количестве. При отдельных заболеваниях организм человека не способен синтезировать некоторые другие аминокислоты. Так, при фенилкетонурии не синтезируется тирозин из фенилаланина.

Каждая аминокислота в организме имеет свое значение.

Триптофан необходим для роста организма, поддержания азотистого равновесия, образования белков сыворотки крови, гемоглобина и ниацина (витамина РР).

Лизин участвует в процессах роста, образования скелета, усвоения кальция и т.д.

Метионин участвует в превращении жиров, в синтезе холина, адреналина, активизирует действие некоторых гормонов, витаминов, ферментов и является липотропным веществом, препятствующим жировому перерождению печени.

Фенилаланин – участвует в процессе передачи нервных импульсов в составе медиаторов (допамин, норэпифрин).

Лейцин – нормализует сахар крови, стимулирует гормон роста, участвует в процессах восстановления поврежденных тканей костей, кожи, мышц.

Изолейцин – поддерживает азотистый баланс, его отсутствие приводит к отрицательному азотистому балансу.

Валин – участвует в азотистом обмене, координации движений и др.

Треонин – участвует в процессах роста, формирования тканей и др.

Биологическая ценность белков пищи характеризуется содержанием незаменимых аминокислот в пищевых белках, их сбалансированностью и степенью усвоения организмом [1].

Для полного усвоения белка пищи содержание в нем аминокислот должно находиться в определенном соотношении, т.е. быть сбалансированным.
Для взрослого человека может быть принята следующая формула сбалансированности незаменимых аминокислот (г/сут):
триптофана 1, лейцина 4…6, изолейцина 3…4, валина 3…4, треонина 2…3, лизина 3…5, метионина 2…4, фенилаланина 2…4.
Для ориентировочной оценки сбалансированности незаменимых кислот принята упрощенная формула, согласно которой соотношения триптофан :
лизин : метионин (вместе с цистином) равно 1:3:3 (г/сут).

В зависимости от биологической ценности различают три группы пищевых белков.

Белки высокой биологической ценности – это белки, содержащие все незаменимые аминокислоты в достаточном количестве, в оптимальной сбалансированности и обладающие легкой перевариваемостью и высокой усвояемостью (более 95 %).

К ним относятся белки яиц, молочных продуктов, мяса и рыбы.

Белки средней биологической ценности – содержат все незаменимые аминокислоты, но они недостаточно сбалансированы и усваиваются на 70…80 %.
Так, недостаток лизина – основная причина пониженной ценности белков хлеба.
Кукуруза дефицитна по лизину и триптофану, рис – по лизину и треонину.
Более полноценен белок картофеля, но количество его в этом продукте невелико – около 2 %.
Кроме того белки почти всех растительных продуктов трудно перевариваемы, так как они заключены в оболочки из клетчатки,
что препятствует действию пищеварительных ферментов, особенно в бобовых, грибах, крупах из цельных зерен.

Неполноценные белки – в них отсутствует одна или несколько незаменимых аминокислот, что приводит к неполному усвоению других аминокислот и всего белка.
К ним относят коллаген, эластин (содержатся в соединительной, хрящевой ткани), кератин (волосы, ногти, шерсть) и др.
Так, в эластине и коллагене отсутствует триптофан и снижено количество незаменимых аминокислот.

Наиболее быстро перевариваются в желудочно-кишечном тракте белки молочных продуктов, яиц и рыбы,
затем мяса (говядины быстрее, чем свинины и баранины), хлеба и круп (быстрее белки пшеничного хлеба из муки высших сортов и манной крупы).
Белки рыбы перевариваются быстрее, чем мяса, так как в рыбе меньше соединительной ткани.
Из коллагена получают желатин, который, несмотря на неполноценность, легко усваивается без напряжения секреции пищеварительных желез.

На усвояемость белков влияет технологическая обработка.
Так, денатурация белковых молекул, образующаяся при тепловой обработке, взбивании, мариновании улучшает доступ пищеварительных ферментов и улучшает усвоение белков.
Чрезмерная тепловая обработка (например, жарка) ухудшает усвояемость белков в результате избыточной денатурации, которая затрудняет ферментативную обработку.
Избыточное нагревание отрицательно влияет на аминокислоты.
Так, биологическая ценность молочного белка казеина падает на 50 % при нагреве до 200 ^оС.
При сильном и длительном нагреве продуктов, богатых углеводами, в них уменьшается количество доступного для усвоения лизина.
Поэтому рационально предварительное замачивание круп в целях сокращения времени варки.
Лучше усваиваются вареное мясо и рыба, потому что содержащаяся в них соединительная ткань при варке приобретает желеобразное состояние,
белки при этом частично растворяются в воде и легче расщепляются.
Измельчение пищевых продуктов облегчает процесс переваривания белков.

3.6. Методы оценки качества белка

Для определения биологической ценности белков пищи применяют химические и биологические методы. К химическим методам относится метод аминокислотного скора (от англ. scorе – счет), который основан на определении количества всех аминокислот, содержащихся в исследуемом белке, и вычислении процентного содержания каждой из аминокислот по отношению к ее содержанию в стандартном белке, принятом за идеальный белок (шкала ФАО/ВОЗ). В 1 г идеального белка содержится 40 мг изолейцина, 70 мг лейцина, 55 мг лизина, 35 мг серодержащих аминокислот (метионин и цистин), 60 мг ароматических аминокислот (фенилаланин и тирозин), 40 мг треонина, 10 мг триптофана, 50 мг валина. Аминокислота, скор (%) которой имеет наименьшее значение, считается лимитирующей, а с наименьшим скором – первой лимитирующей. Аминокислоты, скор которых близок к 100 % свидетельствуют о полноценности белка.

К биологическим методам относят методы с использованием животных и микроорганизмов. У животных основными показателями оценки качества белка являются привес (рост) за определенный период времени, расход белка и энергии на единицу привеса, коэффициент перевариваемости, величина задержки азота в организме, доступность аминокислот. Одним из распространенных биологических методов является определение коэффициента эффективности белка (КЭБ), который представляет собой отношение прибавки массы тела растущего животного (в г) к количеству потребленного белка (в г).

3.7. Пути повышения белковой ценности

Для удовлетворения потребности организма в незаменимых аминокислотах целесообразно сочетание животных и растительных белков, которое улучшает суммарную сбалансированность аминокислот: молочные продукты с крупами, макаронами, хлебом; мучные изделия с творогом, мясом, рыбой; картофель и овощи с мясом и т.д.

Для повышения белковой ценности пищевых продуктов используют естественные белковые обогатители:
сою, молоко и молочную сыворотку, белки крови убойных животных, различные гидролизаты, белковые изоляты и концетраты, хлопковый и подсолнечный жмых, белок семян томатов, винограда и т.п.
Выпускают молочные продукты с повышенным содержанием белков, созданы крупы с повышенным до 16…21 % содержанием белков и сбалансированным аминокислотным составом, используют белково-пшеничный и белковоотрубяной хлеб (23 % белка против 7 % в обычном хлебе).

Перспективным считается использование в питании продуктов моря: водоросли, рыбные и нерыбные продукты промысла.

Одним из путей решения проблемы дефицита белка является селекция сельскохозяйственных продуктов с высоким уровнем белка, а также добавление искусственных аминокислот в продукты, лимитированные по отдельным аминокислотам, например добавление лизина в муку высших сортов.

3.8. Основные источники белка в питании

Основными источниками белка в питании являются мясные, рыбные, молочные и зернобобовые продукты.
Больше всего белка содержится в сое – 35 %, в сырах – около 25 %, в горохе и фасоли – 22…23 %.
В разных видах мяса, рыбы и птицы содержится 16…20 % белка, в нежирном твороге – 18 %, в жирном твороге – 14 %, яйцах – 13 %, в гречневой крупе – 13 %, в овсяной крупе и пшене – 12 %, в макаронах – 10 %, в хлебе пшеничном – около 8 %, ржаном – 6 %, молоке – около 3 %.
В большинстве овощей содержится не более 2 % белка. Еще меньше его во фруктах и ягодах.
Основным источником животного белка в питании является мясо, молоко, яйца, рыба.
Основными поставщиками растительного белка являются хлеб и крупы.

3.9. Потребность и нормирование белков в питании

Потребность в белках взрослого здорового человека зависит от возраста, пола, физической активности, вида труда, физиологического состояния.
Для взрослого человека достаточно 0,75 г белка в сутки на 1 кг массы тела.
При этом имеются в виду белки высокой биологической ценности и усвояемости.
При смешанном растительно-животном рационе требуется примерно 1 г на килограмм массы тела.
Потребление белка выше 1,5 г/кг нежелательно, а более 2 г/кг оказывает неблагоприятное действие.

Доля животных белков в среднем должна составлять около 55 % от общего количества рациона.
Предусмотрено повышение доли животных белков для детей до 60…70 %, для кормящих матерей до 60 %.

Увеличивается потребность в белке в период выздоровления после тяжелых инфекций, хирургических операций, переломах костей, при туберкулезе и др.

Белок ограничивают при остром нефрите, недостаточности функции почек и печени, подагре и некоторых других заболеваниях.
Возможно даже временное исключение белка из рациона.
В малобелковых диетах при хронической почечной недостаточности содержание белка снижается до 20…40 г/сут, из них 60…70 % составляют животные белки.

Ожирение – как лечить эту болезнь?