Физиолого-гигиеническое значение и нормирование белков в рационах питания

Из всех органических веществ, входящих в состав живых организмов, в биологическом отношении наиболее важное значение принадлежит белкам. Они играют в питании человека чрезвычайно важную роль, так как являются главной составной частью клеток всех органов и тканей организма. С белками тесно связаны все жизненные процессы живого организма: обмен веществ, сократимость, возбудимость, способность к росту, размножению и даже к высшей форме движения материи мышлению.

Достаточное количество белков в питании и высокое их качество позволяет создать оптимальные условия внутренней среды для нормальной жизнедеятельности организма, его развития и высокой работоспособности. Белки должны являться главной составной частью рациона, определять характер всего питания. На фоне достаточного уровня содержания белков в рационе питания отмечается наиболее полное проявление в организме биологических свойств витаминов и других компонентов питания.

При недостаточном поступлении белков с пищей в организме возникает нарушение процессов дезаминирования, переаминирования и синтеза, что обусловлено разрушением соответствующих ферментных систем вследствие недостаточности входящих в их состав специфических белков.

Белковая недостаточность оказывает влияние на иммунобиологические свойства организма, на реактивность и восприимчивость его к различным заболеваниям. На фоне недостаточного белкового питания могут иметь широкое распространение вспышки многих инфекционных заболеваний.

Существенные нарушения под влиянием белковой недостаточности возникают в железах внутренней секреции. Общая количественная недостаточность белков и качественная неполноценность их приводят к существенным изменениям в эндокринных железах (половых, гипофизе, надпочечниках) и понижению их функциональной способности.

В печени нарушается процесс образование холина, следствием чего является жировая инфильтрация печени. Повышенное образование жира в печени связывают с недостаточностью белков, содержащих метионин.

Недостаток белков в рационе влечет за собой ослабление условно-рефлекторной деятельности и процессов внутреннего торможения. При белковой недостаточности возникают изменения химического состава и морфологического строения костей. При снижении содержания белков в рационе до 3,5 - 1,7 % прекращается рост костей, резко снижается в них количество кальция и увеличивается количество магния. В результате нарушается нормальное соотношение Са и Р, повышается выведение из организма Са.

В организме человека белки выполняют несколько важных функций:

· пластическую;

· каталическую;

· гормональную;

· регуляторную;

· специфичности;

· транспортную.

Важнейшей функцией пищевых белков является пластическая, так как они служат строительным материалом для построения клеток, тканей, органов. Анализ тела человека показывает, что из всех органических веществ, входящих в состав тела человека большая часть (около 20 %) приходится на белок, причём в коже содержится 27 % белка, в скелете – 20 %, в мышцах – 22 %, в жировой ткани – 6 %, в печени – 22 %, в мозге – 11 %.

Белки являются основным компонентом ферментов и в значительной части гормонов и выполняют каталическую (ферментную) и регуляторную (гормоны) функции.

Специфическая функция белков заключается в способности отдельных белков осуществлять транспорт различных минеральных солей и витаминов через мембраны клеток и субклеточные структуры.

Транспортная функция белков обусловлена тем, что они участвуют в транспорте (переносе) кровью кислорода, липидов, углеводов, некоторых витаминов, гормонов и других веществ. Так, снабжение клеток кислородом и удаление углекислого газа осуществляется сложным белком – гемоглобином, транспорт жирорастворимых веществ (жиров, витаминов групп А, D, Е, К и др.) обеспечивается липопротеидами – сложными веществами, наружная оболочка которых представлена белками.

Белки также составляют основу веществ, выполняющих защитную функцию в организме. Так, например, кожа предохраняет организм от воздействия резких колебаний температуры, солнечной радиации и др. На действие болезнетворных микробов организм отвечает выработкой антител (основу их составляют γ – глобулины), которые тормозят патогенное действие микроорганизмов и способствуют их разрушению. Белки образуют с токсинами малоактивные комплексы, которые выводятся из организма. При этом белки обеспечивают индивидуальную и видовую специфичность, лежащую в основе проявления иммунитета и аллергии.

В организме человека белки могут быть источником энергии (второстепенное значение белков). При окислении в организме 1 г белка даёт 4 ккал (16,7 кДж). Белки в отличие от жиров и углеводов не накапливаются в резерве и образуются из всосавшихся в пищевом канале веществ, т.е. они являются незаменимой частью пищи и единственным источником их в организме является пища.

Для изучения потребностей в белках измеряется их баланс в организме, т.е. определяется количество белков, поступивших с пищей и количество выделившихся продуктов их распада.

Этот баланс рассчитывается на основании количества азота (обязательный компонент белка) поступившего в организм с пищей и количества азота, выведенного из организма (с мочой, калом, потом, слущивающимся эпидермисом, волосами, ногтями), поэтому речь идёт о так называемом азотистом равновесии. У здорового взрослого человека при полноценном рационе питания обычно отмечается азотистое равновесие, т.е. количество азота потреблённых белков и всосавшихся в кишечнике, равно количеству выделившегося азота из организма.

В молодом растущем организме (в среднем до 24 лет) идёт очень интенсивный обмен веществ, и процессы ассимиляции преобладают над процессами диссимиляции.

В этом возрастном периоде наблюдается положительный азотистый баланс, т.е. азота из организма выводится меньше, чем поступает с пищей.

При недостатке поступления белков с пищей, а также у лиц пожилого возраста азотистый баланс становится отрицательный, т.е. азота из организма выводится больше, чем поступает с пищей. Отрицательный азотистый баланс может быть не только при общем недостатке белка в рационе, но и при недостатке любого незаменимого компонента в питании – аминокислот, витаминов, минеральных веществ, а также при различных заболеваниях, связанных с нарушением обменных процессов. Длительный отрицательный азотистый баланс может привести к гибели организма.

Биологическая ценность белков определяется и наличием в нем в определенном соотношении незаменимых аминокислот (которые не синтезируются в организме человека), а также атакуемостью белков пищеварительными ферментами. Из 20 видов аминокислот структурно входящих в состав белков выделяют 8 незаменимых аминокислот: метионин, лизин, триптофан, фенилаланин, лейцин, изолейцин, треонин, валин. Для детского организма незаменимыми аминокислотами считают также гистидин и аргинин.

К полноценным белкам относятся те, которые содержат все незаменимые аминокислоты, а неполноценные белки не содержат в своем составе одну или несколько незаменимых аминокислот.

Для синтеза белков в организме необходимо не только наличие незаменимых аминокислот, но и их соотношение в потребляемом белке, так как в противном случае в организме будет повышенный расход потребляемого белка, содержащего в малом количестве какую либо одну или несколько незаменимых аминокислот. С этой целью Комитет экспертов ФАО/ВОЗ предложил стандарты сбалансированности незаменимых аминокислот в белке для людей с законченными и не законченными процессами роста и развития.

За стандарт принята естественная сбалансированность незаменимых аминокислот в белке куриных яиц и женского молока.

Для взрослого человека рекомендуется следующая потребность в незаменимых аминокислотах (г/сутки): триптофан – 1,0, фенилаланин – 2-4, лизин – 3-5, треонин – 2-3, валин – 4, метионин – 2-4, лейцин – 4-6, изолейцин – 3-4. Установлены и ориентировочные нормы потребления заменимых аминокислот. Следует отметить, что эти нормы могут изменяться в зависимости от функционального состояния организма (беременность, инфекционные заболевания, авитаминоз, тяжелая физическая работа и др.).

Существует несколько способов определения биологической ценности белка. Одним из наиболее распространенных является метод аминокислотного скора (АС), т.е., когда определяется (в %) отношение незаменимой аминокислоты (АК) в испытываемом белке к количеству этой аминокислоты в стандартном белке с идеальной аминокислотной шкалой по формуле:

Стандартным белком называют и “идеальный” белок, полностью удовлетворяющий потребность организма.

При проведении таких расчетов введено понятие лимитирующей аминокислоты. При этом лимитирующей биологическую ценность белка аминокислотой считается та, скор, которой имеет наименьшее значение. Следует отметить, что белки животного происхождения имеют более высокую биологическую ценность, чем белки растительного происхождения (растительные белки часто лимитированы по треонину, изолейцину и лизину).

Определение лимитирующих аминокислот и степени их недостатка в белке состоит в сравнении процентного содержания аминокислот в изучаемом белке и таком же количестве стандартного белка. Принято, что 1 г стандартного (идеального) белка содержит (мг):

Изолейцина – 40;

Лейцина – 70;

Лизина – 55;

Серусодержащих соединений (в сумме) – 35;

Ароматических соединений – 60;

Триптофана – 10;

Треонина – 40;

Валина – 50.

Если, например, в 1 г исследуемого белка содержится 20 г изолейцина, то скор (счет) этой аминокислоты составляет:

Обычно рассчитывают скор для трех наиболее дефицитных аминокислот: лизина, триптофана и суммы серосодержащих аминокислот.

В куриных яйцах и женском молоке скор для всех незаменимых (эссенциальных) аминокислот близок к 100 %.

Важным показателем биологической ценности белка является их атакуемость пищеварительными ферментами желудочно-кишечного тракта и усвояемостьпищеварительной системой. Для определения этого показателя разработаны специальные методы микробиологического анализа и различные варианты химического способа определения доступности лизина.

Установлено, что перевариваемость белков животного происхождения выше, чем растительных. В среднем усвояемость белков животного происхождения составляет 97 %, растительного 83-85 %, смешанной пищи - 92 %.

Усвояемость белков растительного происхождения считается ниже, потому что балластные вещества растительной пищи (клетчатка, целлюлоза, пектин) способствуют усилению перистальтики кишечника и более быстрому выведению из организма невсосавшихся аминокислот.

Для удовлетворения потребности организма в аминокислотах при составлении рационов питания необходимо использовать сочетание пищевых продуктов по принципу взаимного дополнения лимитирующих аминокислот (например, зерновых и молочных продуктов).

Наибольшее количество белка содержит соя, затем продукты животного происхождения – мясо, рыба, птица, колбасные изделия, молоко, творог, сыр, яйца. Мясо птицы богаче белком, чем мясо крупного рогатого скота. Мясо кроликов в сравнении с мясом птицы более богато белком (до 22 %), который содержит много лейцина, лизина, треонина. Белок этих продуктов обладает высокой биологической ценностью.

Потребность в белке зависит от возраста, пола, характера трудовой деятельности, климатических и национальных особенностей.

Принятыми в нашей стране физиологическими нормами питания установлено, что в пищевом рационе взрослого человека за счет белка должно быть обеспечено всреднем 11 % общей энергетической ценности (Приложение 1).