Проблема харчового білка та шляхи її вирішення

Проблема полягає в тому, що у світі не вистачає харчового білка, і майже половина населення земної кулі потерпає від цього. Особливо відчутна його нестача у тропічних країнах, де основною їжею місцевих жителів є плоди.

Учені встановили, що добова потреба людини у повноцінному білку дорівнює 100 г. Однак це в середньому. Молодим організмам, що ростуть, необхідно більше білка, старим – менше. Неповноцінного ж білка треба значно більше для покриття добової потреби в незамінних амінокислотах.

Нестача білка в їжі негативно позначається на здоров'ї людського організму, особливо молодого. В результаті виникає хвороба пінкової недостатності – квашіоркор. Вона виявляється в недорозвиненні кісток кістяка, м'язів, головного мозку, а в крайньому випадку білкового голодування настає смерть.

Потреба людини в білку на 10-30 % покривається тваринними білками, а на 70-90 % – рослинними. Причому в розвинутих країнах населення споживає більше тваринних білків (співвідношення їх з рослинними складає 0,9-0,8), в слаборозвинених набагато менше (співвідношення – 0,5-0,4 і нижче).

Вчені усього світу шукають шляхи більш ефективного використання традиційних джерел харчового білка і нових його ресурсів. Це стосується як тваринного, так і рослинного білка.

Однак, як зазначалося, основну масу харчового білка дають рослини, і перспективи вирішення білкової проблеми пов'язані, насамперед, зі збільшенням маси саме рослинного білка. Тим більше, що рослинний білок є первинним і його виробництво у п'ять разів дешевше тваринного. Щоправда, багато білків рослин є неповноцінними, і засвоюються вони гірше за тваринні. Якщо засвоєння найбільш повноцінних білків молока та яєць прийняти за 100 %, то білки зернових культур засвоюються на 50 %, бобових – на 60-65 %, овочів і насіння соняшнику – на 70 %.

Традиційні шляхи збільшення маси харчового білка та підвищення його якості пов'язані з рослинництвом і селекцією: оптимізацією вирощування сільськогосподарських рослин із застосуванням добрив, біологічно активних речовин, ефективною боротьбою з хворобами, бур'янами, шкідниками, добором і раціональним розміщенням культур, а також із виведенням нових сортів і з підвищеною білковістю і поліпшеною якістю білка.

Підраховано, що збільшення білковості зерна пшениці лише на 1 % може дати додатково 1 000 000 тонн білка.

Розглядаються й нові технології помолу зерна. При традиційному помолі основна маса білка залишається у висівках. Це пов'язано з тим, що під насінною оболонкою зернівок знаходиться один шар клітин, який містить білок (алейроновий шар). Він разом із насінною оболонкою опиняється у висівках. Додавання висівок до борошна при випіканні хліба підвищує його білковість. Нові технології помолу спрямовані на те, щоб алейроновий шар зернівок відокремлювався від насінної шкірки і потрапляв у борошно.

Джерелом дешевого високоякісного білка є водорості. Вони містять 50-60 % білка, а після відповідної обробки перетравлення його досягає 75-85 %. У ряді країн (США, Японія, Німеччина) культивують хлорелу. Її вживають у їжу після часткової обробки, а також готують з неї білкові добавки. Вважається, що хлорела дає не тільки високоякісний білок, але й інші цінні речовини, необхідні людському організму. Крім того, вона поліпшує смакові якості інших продуктів (соєвого сиру, ковбаси, хліба та ін.). Однак культивування хлорели коштує дорого і потребує великих енергетичних витрат.

У деяких країнах в їжу використовують синьо-зелену водорость спіруліну, що містить, крім цінного білка, багато вітамінів й інших корисних речовин. Наприклад, в Африці місцеві жителі вичерпують спіруліну з озера Чад плетеними кошиками, сушать її на сонці і готують з висохлих водоростей різні страви.

Учені запропонували нове джерело повноцінного білка – листя сільськогосподарських рослин. Вони підрахували, що, незважаючи на низький вміст білка в листках, виділення його і застосування є вигідним з ряду причин.

1. При поїданні листків жуйні тварини використовують тільки 10-30 % білка, що міститься в них, а при екстракції можна одержати 50-60 %.

2. Білки первинно синтезуються в листках, а потім у вигляді амінокислот транспортуються в інші органи. У процесі пересування частина їх втрачається.

3. Білки одержують з листків молодих рослин раніше, ніж вони ушкоджуються хворобами і шкідниками, що також запобігає втраті білка.

4. Після екстракції в масі, що залишилася, ще є білки. її можна використовувати на корм худобі.

Білок з листків призначається для корму сільськогосподарських тварин. Його в промислових масштабах виробляють у ряді країн (США, Франція), постійно удосконалюючи технологію і метою підвищення виходу білка.

В наш час особливо широко використовуються білки з насіння сої, що мають досить збалансований амінокислотний склад і високе перетравлення. Із сої готують численні страви з великим вмістом білка: соєве молоко, сир, соуси, юбу, котлети, пашдщтети тощо. Крім того, із сої одержують білкові препарати, які додають у різні харчові продукти для підвищення їхньої білковості (ковбаси, сосиски, хліб, кондитерські вироби та ін.).

У зв'язку з пошуком джерел білків і розробкою нових технологій їх обробки виникла ідея створення штучної їжі. Існують спроби приготування штучного м'яса, риби, ікри, сиру. Ці продукти хоча і складаються цілком із рослинних компонентів, але повинні мати вигляд, смак і харчову цінність тваринних. У 1970-80-ті роки в США та інших країнах з'явилося штучне м'ясо (головним чином у консервах), сири. Однак великого поширення ця ідея не мала. Виявилося, по-перше, рослинні компоненти і технологія їх обробки дуже дорогі, що робить штучну їжу дорожчою за натуральну, по-друге, досліди з виготовлення штучної їжі не завжди були вдалими. Наприклад, штучні сири у США мали вигляд і запах натуральних, а смак був схожий, як писали про це газети, на смак ластику.

Обмін амінокислот і білків

Учені вже давно звернули увагу на те, що органічному світу властива «разюча універсальність». На це вказує майже повна ідентичність компонентів, з яких побудовані клітинні структури, подібність шляхів синтезу і розпаду багатьох хімічних сполук у клітині, наборів ферментів, що каталізують реакції обміну, тощо.

Ми вже звертали увагу на подібність в обміні вуглеводів рослинних і тваринних організмів і надалі ще не один раз торкнемося цієї проблеми. Однак наша задача полягає у вивченні біохімічних особливостей рослин, на яких, головним чином, ми будемо зупинятися далі.

Особливості азотного обміну рослин

На синтезі, розпаді та перетворенні амінокислот і білків насамперед відбиваються особливості азотного обміну рослин у цілому. Ці особливості пов'язані з автотрофністю рослин. Їх дві:

1. Рослина використовує для утворення азотистих сполук мінеральні форми азоту (NH₄⁺ і NO₃^–). Правда, було встановлено, що рослини можуть поглинати органічні азотисті сполуки (амінокислоти, нуклеотиди, азотисті основи), але при цьому вони спочатку їх розщеплюють із виділенням аміаку, який потім і використовують.

2. Рослини дуже ощадливо витрачають азот. Вони не виділяють будь-яких азотистих продуктів розпаду, а багаторазово реутилізують його. Після розщеплення білків і амінокислот аміак, що утворився, знову використовується у синтезі азотистих речовин. Крім того, рослина, де це можливо, заміняє азотисті речовини безазотними. Наприклад, клітинна оболонка багатьох грибів містить хітин, а клітинна оболонка рослин цілком складається з безазотних полісахаридів. Коричнево-чорні пігменти меланіни в рослин як мономери мають безазотисті фенольні сполуки, а у тварин – це похідні індолу, який у своєму складі має азот.