Биологическая ценность белков.

По современным представлениям под био­логической ценностью пищевых белков понимают, зависящую от аминокислотного состава и других структурных особенностей, степень задержки азота или эффек­тивность его утилизации для поддержания азотистого баланса у человека. Иными словами, указанный критерий позволяет установить место тех или иных пищевых белков по степени сравнительной пользы для организма человека. Биологическая ценность белков зависит от следующих факторов:

Сбалансированный аминокислотный состав, в первую очередь по незаменимым аминокислотам. Для построения подавляющего большинства белков организма че­ловека требуются все 20 аминокислот, причем в определенных соотношениях. Более того, важно не столько достаточное количество каждой из незаменимых ами­нокислот, сколько их соотношение, максимально приближенное к таковому в белках тела человека. Нарушение сбалансированности аминокислотного состава пищевого белка приводит к нарушению синтеза собственных белков, сдвигая динамическое равновесие белкового анаболизма и катаболизма в сторону преобладания распада собственных белков организма, в том числе белков-ферментов. Недостаток той или иной незаменимой аминокислоты, лимитирует использование других аминокислот в процессе биосинтеза белка. Значительный же избыток ведет к образованию высокотоксичных продуктов обмена неиспользованных для синтеза аминокислот.

Доступность отдельных аминокислот может снижаться при наличие в пищевых белках ингибиторов пищеварительных ферментов (присутствующих, например, в бобовых) или тепловом повреждении белков и аминокислот, при кулинарной обра­ботке.

Степень усваиваемости белка отражает его расщепление в желудочно-ки­шечном тракте и последующее всасывание аминокислот. По скорости переварива­ния пищеварительными ферментами пищевые белки можно расположить в следу­ющей последовательности:

-  яичные и молочные;

-  мясные и рыбные;

-  растительные белки;

Биологическую ценность белков определяют путем сравнения аминокислотного состава изучаемого белка со справочной шкалой аминокислот идеального белка или аминограммами высококачественных стандартных белков. Этот методический при­ем получил название аминокислотного скора. Наиболее простым способом расчета аминокислотного скора является расчет отношения количества каждой незаменимой аминокислоты в испытуемом белке к количеству этой же аминокислоты в гипотетическом белке с идеальной аминокислотной шкалой по следующей формуле:

мг АК в 1 г исследуемого белка

Аминокислотный скор = --------------------------------------------

мг АК в 1 г идеального белка *100

где АК - любая незаменимая аминокислота.

При этом принято, что аминокислотой, лимитирующей биологическую ценность белка, считается та, скор которой имеет наименьшее значение. В идеальном или стандартном белке аминокислотный скор каждой незаменимой аминокислоты принимают за 1,00, а в белках пищевых продуктов, обычно потребляемых человеком, значение скора для отдельных аминокислот могут быть существенно ниже.

 

Таблица 2. Ориентировочная надежная и оптимальная потребность взрослого человека в незаменимых аминокислотах (г/100 г белка).

Аминокислота	Надежный уровень	Оптимальный уровень*
Изолейцин	1.8	4.0
Лейцин	2.5	7.0
Лизин	2,2	5,5
Метионин+ Цистин	2.4	3,5
Фенилаланин+ Тирозин	2,5	6,0
Треонин	1,3	4,0
Триптофан	0,65	1,0
Валин	1,8	5,0

* рекомендации ФАО/ВОЗ (Продовольственного Комитета Всемирной Организации Здравоохранения.

Таблица 3. Аминокислотный состав пищевых белков (г/100 г белка).

Аминокислота	Шкала ФАО/ВОЗ	Цельный яичный белок	Казеин	Сыворо­точные белки	Соевый белок	Белок риса	Рыбный белок
Изолейиин	4,0	5,5	6.1	6.2	4,9	4,4	4,5
Лейцин	7,0	9,9	9,2	12,3	8,2	8,6	8,6
Лизин	5,5	7,9	8,2	9,1	6,3	3,8*	9,3
Метионин + Цистин	3,5	6,5	3,14*	5,7	2,6*	3,8	5,1
Фенилаланин + Тирозин	6,0	11,1	11,3	8,2	9,0	8,6	8,2
Треонин	4,0	5,8	4,9	5,2	3,8	3,5*	4,5
Триптофан	1,0	1,7	1,7	2,2	1,3	1,4	1,1
Валин	5,0	7,7	7,2	5,7	5,0	6,1	5,0

* лимитирующая кислота

 

Таблица 4. Биологическая ценность белков.

Наименование пищевого белка	Биологичес-кая ценность	Чистая утилизация,	Переварива-емость, %	Коэффици-ент эффек-тивности
Белки молочной сыворотки	104	95	98	3,5
Цельный белок куриного яйца	100	97	100	3,9
Яичный альбумин	88	95	95	3,4
Казеин + сывороточные белки	85	82	96	3,1
Казеин	77	70	87	2,5
Соевый белок	74	61	83	2,3
Белок риса	59	57	89	2,2

 

Рассмотренные представления о биологической ценности белков необходимы для правильного выбора белковых добавок.

Белки куриных яиц. Цельный яичный белок имеет наивысшую усваиваемость и считается эталонным, относительно которого оцениваются все остальные белки. Как известно куриное яйцо состоит из белка, который практически на 100% состоит из альбумина (овоальбумина) и желтка, который содержит 7 различных белков - альбумин, овоглобулин, коальбумин, овомукоид, овомуцин, лизоцин, авидин. Для производства пищевых добавок используется как цельный яичный белок, так и от­дельно яичный альбумин.

Таблица 5. Содержание питательных веществ в курином яйце.

	Белок, г	Углеводы, г	Жиры, г	Вода, г
Цельное куриное яйцо	12,7	0,7	11,5	74,0
Яичный порошок	46,0	4,5	37,3	7,3
Яичный белок	10,8	0,5	0	87,3
Яичный желток	16.2	0,5	26,3	50,0

 

Также необходимо отметить, что употреблять в пищу большого количества сы­рых куриных яиц не рекомендуется, так как они содержат ингибитор пищеварительного фермента трипсина. Более того, белок авидин, содержащийся в желтке, присоединяет к себе жизненно важный биотин (витамин Н), образуя прочный комплекс, который не переваривается и не усваивается организмом. Поэтому рекомендуют употреб­лять куриные яйца только после термической обработки (при 70°С разрушается ингибитор трипсина, а при 80°С высвобождается активный биотин из биотин-авидинового комплекса).

Белки молочной сыворотки. Белки молочной сыворотки (лактальбумин, лактоглобулин и иммуноглобулин) имеют наивысшую скорость расщепления среди цель­ных белков. Концентрация аминокислот и пептидов в крови резко возрастает уже в течение первого часа после приема питания на основе белков молочной сыворот­ки. При этом не меняется кислотообразующая функция желудка, что исключает на­рушение его работы и образование газов. Усваиваемость белков молочной сыворотки исключительно высока.

Аминокислотный состав сывороточных белков наиболее близок к аминокислот­ному составу мышечной ткани человека, а по содержанию незаменимых аминокис­лот и аминокислот с разветвленной цепью (ВСАА): валина, лейцина и изолейцина, они превосходят все остальные белки животного и растительного происхождения. Кроме того, примерно 14% белков молочной сыворотки находится в виде продуктов гидролиза (аминокислот, ди-, три- и полипептидов), которые являются инициатора­ми пищеварения и участвуют в синтезе большинства жизненно важных ферментов и гормонов. Также белки молочной сыворотки заметно снижают уровень холесте­рина в крови.

Основным источником получения сывороточных белков является сладкая мо­лочная сыворотка, образующаяся при производстве сычужных сыров. Сама по себе сладкая молочная сыворотка не находит применения при производстве пищевых добавок, что связано с низким содержанием белка (около 5 %) и наличием большого количества лактозы (молочного сахара) - основного вещества вызывающего не­переносимость молочных продуктов некоторыми людьми. Технология получения так называемых концентратов сывороточных белков (КСБ - УФ) в нативной форме с содержанием белка 35%, 65% и 80%, основана на методе ультрафильтрации. В настоящее время в СНГ производится только 65%-й КСБ и только на Березовском сыродельном комбинате, расположенном в Республике Беларусь.

Впервые КСБ использовался в рационе питания велосипедистов (шоссейные гонки) сборной СССР при подготовке к Олимпиаде - 80 (все стали олимпийскими чемпионами). Отмечалось, что применение сывороточных белков ускоряло процесс адаптации спортсменов к неблагоприятным внешним условиям. В течение сезона 1985 - 86 гг. КСБ использовали в рационе питания футболистов команды мастеров киевского "Динамо", в период их подготовке к участию в Кубке Кубков, который они впоследствии триумфально завоевали. По отзывам руководства команды, футболистов, а также врача команды, пищевые добавки на основе КСБ «способствовали созданию высокого функционального уровня, эффективному удержанию его, про­филактике заболеваемости и травматизма у спортсменов».

Практически аналогичные или более впечатляющие результаты были получены при использовании сывороточных белков в рационе питания людей, работающих в условиях сверхвысоких эмоционально-физических нагрузок (летчиков, космонав­тов, подводников и др.). По заключению специалистов Института медико-биологи­ческих проблем "пищевые продукты, обогащенные КСБ обладают уникальной пи­щевой и биологической ценностью, а включение подобных продуктов в рацион пи­тания способствует повышению резистентности организма к неблагоприятным вне­шним воздействиям, повышают работоспособность и психологическую устойчи­вость".

Экспериментальным путем установлено, что содержание белка в пищевых до­бавках на основе белков молочной сыворотки оптимально на уровне 60-65%.

Казеин. Как правило, казеин вводится в смеси для детского питания, что по со­временным представлениям считается биологически оправданным. Так при попа­дании в желудок казеин створаживается, превращаясь в сгусток, который перева­ривается продолжительное время, обеспечивая сравнительно низкий темп расщеп­ления белка. Это приводит к стабильному и равномерному поступлению аминокис­лот в организм интенсивно растущего ребенка. При нарушении этого ритма усваи­вания (применение смесей на основе белков молочной сыворотки) приводит к тому, что организм ребенка на этом этапе развития не успевает усваивать интенсивный поток аминокислот, что может приводить к различного рода отклонениям в развитии ребенка. Поэтому диетологи рекомендуют для грудных детей применять смеси на основе казеина.

Что же касается взрослого человека, то низкая усваиваемость, а также медлен­ное прохождение сгустков казеина по желудочно-кишечному тракту неприемлемы, особенно при повышенных физических нагрузках. Поэтому пищевые добавки со­зданные на основе казеина и казеинатов, по всей вероятности, малоэффективны.

Однако выход из положения может быть найден за счет использования белко­вых композиций на основе казеина и сывороточных белков. После научных иссле­дований был определен максимальный коэффициент эффективности белка и со­ответствующие ему пропорции сывороточных белков и казеина. Этой пропорцией оказалось соотношение 63:37 при коэффициенте эффективности белка 3,49. Полу­ченное значение биологической ценности для данного соотношения белков оказа­лось очень высоким и, судя по данным литературы, не уступающим таковым для других высокоценных белков животного происхождения.

Что касается усваиваемости, то по мере увеличения содержания сывороточных белков она постепенно возрастала, подтверждает известный факт лучшей перевариваемости сывороточных белков пищеварительными ферментами по сравнению с казеином.

Соевые белки. Соевый белок хорошо сбалансирован по аминокислотам, в том числе по незаменимым. После потребления соевых белков появляется четкое сни­жение уровня холестерина в крови, поэтому их целесообразно использовать в ра­ционе людей с избыточным весом, а также людей страдающих непереносимостью молочных продуктов.

Однако главный недостаток соевого белка - наличие ингибитора пищеваритель­ного фермента трипсина. Его количество зависит от технологии переработки со­евых бобов. Для избавления от ингибитора нужна дополнительная обработка бел­ка с помощью ферментативного гидролиза (пятидесятиминутный электрофорез пан­креатином). Также существуют данные, что соевый белок оказывает повреждаю­щее действие на стенки тонкой кишки. Все это значительно ограничивает примене­ние соевого белка в пищевых добавках.

Учеными проводился ряд исследований, выявляющих влияние соевого белка на организм спортсменов. В начале 90-х годов румынские ученые провели исследование, в ко­тором приняли участие люди, зани­мающиеся различными видами спорта. На протяжении 8-16 недель они ежедневно принимали по пол­тора грамма соевого белка на каждый килограмм собственного веса. В результате, при высоких нагрузках атлеты показали либо увеличение, либо сохранение мы­шечной силы и сухой мышечной массы. Те же, кто получал плацебо, потеряли часть мышц.

Во время другого исследования пять профессиональных бейсболис­тов, принимавших соевый белок, продемонстрировали значительные потери веса и подкожного жира. А в ходе еще одного эксперимента у двух групп молодых мужчин, принимавших соевый и животный белки, было выявлено схожее соотношение синтеза и распада белков.

На девятой ежегодной встрече Канадского Общества физиологии мышечных сокращений в ноябре 2001 года были представлены ре­зультаты работы, посвященной определению эффектов соевого белка на сухую мышечную мас­су. Сорок восемь участников экспе­римента в возрасте от 18 до 35 лет были произвольно разделены на группы. Одна группа получала 60 г соевого белка, другая - 60 г сы­вороточного, а третья - плацебо, в роли которого выступал мальтодекстрин (относящийся к углеводам). Все участники эксперимента шесть недель тренировались с отягощени­ями. Тесты, проведенные до и по­сле, показали, что испытуемые, получавшие соевый или сыворо­точный белок, увеличили сухую массу тела на 3-5% больше, чем те, кто потреблял плацебо. Кроме то­го, они продемонстрировали более низкий уровень распада белка после тренировки. Очень важно, что не наблюдалось расхождения результатов в зависимости от вида принимаемого белка.

Соевый белок содержит более высокий процент (35%) некоторых аминокислот (глютамина, лизина и аминокислот с разветвленными це­почками), чем высококачественные животные белки, в том числе сывороточный, яичный и казеин. Соя так же, как и они, богата арги­нином - аминокислотой, способст­вующей укреплению иммунной функции. А такой незаменимой аминокислоты, как метионин, в сое содержится мало. Но сейчас боль­шинство производителей соевого белка дополнительно обогаща­ют его метионином. Поэтому по биологической ценности соевые пищевые добавки сравнимы с мо­лочным и яичным белком.

Наверное, самые большие споры вызывает содержание в сое изофлавонов. Эти вещества обеспечивают соевым продуктам репутацию за­щитников от заболеваний сердеч­но-сосудистой системы и рака - особенно груди и простаты. Хотя механизмы предотвращения рака связаны главным образом с метабо­лизмом изофлавонов, многие уче­ные полагают, что причина кроется в структурных связях между изофлавонами и эстрогеном. Эти связи позволяют изофлавонам заменять эстроген в некоторых клеточных эстрогенных рецепторах, тем са­мым блокируя активность гормо­нов. В этом смысле они работают подобно таким препаратам, как Нолвадекс или Тамоксифен, кото­рые многие спортсмены принима­ют, чтобы не дать анаболическим стероидам конвертироваться в эст­рогены и таким образом избежать развития гинекомастии.

Исследования показали, что при­ем 40 грамм соевых изофлавонов в день не оказывает никакого отрица­тельного влияния на количество тес­тостерона и не повышает уровень эстрогена у мужчин. Мало кто зна­ет, что изофлавоны должны активи­роваться кишечными бактериями, которые содержат энзимы, конвер­тирующие их в активные формы. Важно, что соевые изофлавоны име­ют ограниченную степень усвояемо­сти. Предел наступает при дозе в 0,5 мг на килограмм веса тела. Поэтому ваш организм усваивает лишь 30-50% употребленных перорально изофлавонов.

В 2001 году были представлены результаты одного из последних исследований, посвященных проблемам использо­вания соевых белков. Ученые сравнили эффект от потребления 60 г изолята соевого белка и 60 г изолята сывороточного белка 27 взрослыми людьми. Участники на протяжении трех месяцев полу­чали один из белков. Была поставлена цель - определить, ока­зывает ли соевый белок негатив­ное влияние на функцию щитовидной железы человека. Предварительные исследования на отдельных клетках показали, что соевые изофлавоны взаимодейству­ют с энзимом, необходимым для синтеза гормона щитовидной желе­зы. А опыты на крысах, у которых была здоровая щитовидная железа и нормальный уровень гормона, показали, что изофлавоны подавля­ют этот энзим более чем на 60%. Функция щитовидной железы была оценена в начале эксперимента, че­рез 6 и через 12 недель. У субъек­тов, принимавших соевый белок, было отмечено значительное сни­жение выработки тиреоидного гор­мона Т4. В группе сывороточного белка не было отмечено ника­ких негативных изменений.

Если соя действительно блоки­рует активность гормонов щито­видной железы, почему же у жителей Азии, которые едят ее ежедневно на протяжении мно­гих лет, не наблюдается проблем с щитовидной железой? Дело в том, что из различных соевых продуктов они каждый день по­лучают в среднем 50 мг изофлавонов. Один грамм соевого белка содержит 2-5 мг этих веществ. В ходе эксперимента субъекты получали 60 г соевого белка ежедневно, что эквива­лентно 120-300 мг изофлавонов - это гораздо больше, чем потреб­ляют жители Азии.

Более того, некоторые исследо­вания показывают, что соевый белок способен усиливать актив­ность щитовидной железы. В 1996 году ученые измерили уровень Т4 у гимнасток высочайшего уровня, одна группа которых потребляла соевый белок, а другая - плаце­бо. Первая группа показала повышение уровня этого гормона, вто­рая - понижение.

Эксперименты с участием пожи­лых женщин, результаты которых были опубликованы в 1999 и 2000 годах, не выявили никакого влия­ния соевых изофлавонов на функ­цию щитовидной железы даже при дозах в 90 грамм ежедневно. Дру­гие данные говорят о том, что изофлавоны могут негативно воз­действовать лишь на людей, пред­расположенных к проблемам со щитовидной железой или испыты­вающих дефицит йода, который необходим для синтеза тиреоидно­го гормона в организме. Некото­рые продукты, включая такие популярные овощи как брокколи, содержат субстанции, блокирую­щие усвоение йода. Поэтому по­требление их в больших количествах или отсутствие допол­нительного йода в рационе может вызвать проблемы со щитовидной железой. Но это очень маловеро­ятно.

Для производства пищевых добавок используются соевая мука (содержит 40-50% белка), соевый концентрат (65-75%) и соевый изолят (свыше 85%).

 

Растительные белки. В настоящее время уже неопровержимо доказано, что растительные белки, даже содержащие необходимый набор аминокислот усваива­ется очень плохо. Плохое усвоение растительного белка вызвано несколькими при­чинами:

-  Толстые оболочки клеток растительных белков, часто не поддающиеся дей­ствию пищеварительных соков;

- Наличие ингибиторов пищеварительных ферментов в некоторых растениях, например, в бобовых;

- Трудности расщепления растительных белков до аминокислот;

Рыбный белок. Предполагалось использование изолятов рыбного белка в пи­тании спортсменов. Исследования проводились в НИИ Гигиены Питания г.Киева. Сравнивалась перевариваемость рыбного изолята, свежей рыбы и казеина. Было установлено, что изолят рыбного белка еще значительно медленнее, чем казеин расщепляется до аминокислот. Расщепление изолята до пептидов не прекраща­лось даже через 3 часа с момента введения белка.