Материал: А27137 Проверить Рогов Б.А. Пищевая инженерия производства жировой про

Фосфопротеиды – белки, содержащие радикалы фосфорной кислоты. Важнейшим представителем этой группы является казеин молока, белки куриного яйца (овальбумин и вителлин), ряд ферментов. Главная масса фосфорной кислоты, очевидно, находится в фосфопротеидах в форме сернофосфорной кислоты, а также фосфорных эфиров других оксиаминокислот.

Нуклеопротеиды – важнейшие белки клеточных ядер и протоплазмы. В белковую часть нуклепротеидов входят проламины, гистоны, альбумины, глобулины. В небелковую – нуклеиновые кислоты.

Нуклеиновые кислоты состоят из мононуклеотидов, распадающихся при гидролизе на фосфорную кислоту, рибозу или дезоксирибозу и азотистое основание. Нуклеиновые кислоты подробно описаны в разделе 7.

Нуклеопротеиды составляют основу заключенного в ядрах клеток наследственного вещества – хроматина, образуют многие вирусы, рибосомы, информосомы.

3.3. Пищевая ценность белков

Примерно 17 % общей массы тела человека или 45 % массы сухих веществ составляют белки. Непрерывное поступление белков с пищей является необходимым условием роста, развития и функционирования живых организмов. Белки являются обязательным составным элементом всех без исключения клеток организма, ни одна из функций организма невозможна без участия в ней белков.

В процессе жизнедеятельности белки постоянно обновляются. Белки в организме расщепляются до аминокислот и используются для постоянно продолжающегося в организме биосинтеза белков взамен также постоянно протекающего их распада. В этом и заключается пластическая функция белков, она непрерывна и незаменима.

Белки, кроме того, используются организмом и как источник энергии, т. е. они выполняют и энергетическую функцию. Эта функция белков не исключительна, она вполне может быть заменена жирами и углеводами, в обычных условиях питания и функционирования организма белки лишь в относительно небольшой мере используются в качестве энергетического материала.

Пластическая функция белков. В организме постоянно, с большой скоростью и точностью синтезируется огромное количество белков. Так, даже в маленькой микробной клетке синтезируются тысячи различных белков. При этом замена только одной аминокислоты в молекуле синтезируемого белка в ряде случаев приводит к тяжелым последствиям для организма.

Необычайно велика и скорость биосинтеза белков: в течение 1 с, например, в организме человека отмирает около 3 млн. «начиненных» гемоглобином эритроцитов, и, следовательно, столько же эритроцитов за это время образуется вновь. Полипептидная цепь из 150 аминокислотных остатков синтезируется у животных всего за 3 мин, а у микроорганизмов и того меньше – за 20…30 с.

Способность клеток к биосинтезу определенного набора белков и сама способность клеток к биосинтезу определенного набора белков передается от клетки к клетке и из поколения в поколение. В организме существует определенный передающийся по наследству «запоминающий» механизм, на основании которого далее реализуется столь точное воспроизведение весьма разнообразных белковых молекул с большой скоростью.

Решающую роль в обеспечении всех этих процессов принадлежит нуклеопротеидам – основной составной части хромосом клеток. Нуклеопротеиды являются сложными белками, белковая часть и представлена, как правило, гистонами или протаминами, а небелковая – нуклеиновыми кислотами.

Энергетическая функция белков заключаются в том, что часть аминокислот, образующихся в организме, окисляется и, таким образом, потребляется организмом как энергетический материал.

Поступающие в составе пищи белки попадают в желудочно-кишечный тракт, где расщепляются соответствующими протеолитическими ферментами до аминокислот. Всосавшиеся из кишечника аминокислоты используются клетками прежде всего для биосинтеза белков. Некоторая часть их расходуется для биосинтеза биологически активных соединений, например адреналина и некоторых других гормонов – производных аминокислот. Остальная часть аминокислот окисляется и потребляется организмом как энергетический материал.

Как уже отмечалось, в организме постоянно протекает процесс обновления тканевых белков и определенная часть аминокислот, кроме поступающих из кишечника в результате распада пищевых белков, образуется при распаде тканевых белков. Распад тканевых белков катализируется тканевыми протеазами – катепсинами, которые подобны пепсину, трипсину, карбо- и аминопептидазе. В живом организме этот процесс строго регулируется.

Из всего аминокислотного фонда, образованного аминокислотами пищевых и тканевых белков, довольно большая их часть подвергается окислительному распаду (около 25 %). Эта величина может варьироваться в зависимости от обеспеченности организма другими источниками энергетического материала (углеводов и жиров), а также от интенсивности расходования аминокислот для биосинтеза белка.

Для каждой аминокислоты имеется свой, иногда очень сложный путь распада, поэтому образующиеся после дезаминирования аминокислот безазотистые продукты оказываются различными по своей структуре.

Большинство аминокислот, утратив аминогруппу, превращаются в пировиноградную кислоту, которая после ее декарбоксилирования дает активную форму уксусной кислоты (ацетил-КоА). Все образующиеся из аминокислот безазотистые соединения в цикле трикарбоновых кислот распадаются до конечных продуктов.

Еще одним продуктом процесса дезаминирования является аммиак. Это токсичный продукт, в организме человека и многих животных он постоянно обезвреживается. Этот процесс протекает в клетках печени, где имеется специальная ферментная система, обеспечивающая образование из аммиака и диоксида углерода нетоксичного продукта – мочевины (H₂N–CO–NH₂).

Дезаминированию подвергается также амиды аминокислот и азотистые основания. Особый интерес представляют пуриновые основания (аденин и гуанин), являющиеся источником образования еще одного конечного азотсодержащего продукта распада белков – мочевой кислоты. Мочевая кислота образуется при распаде простетических групп сложных белков – нуклепротеидов.

Таким образом, конечными продуктами распада белков в организме кроме диоксида углерода и воды являются мочевина, аммиак и мочевая кислота.

3.3.1. Нормы потребления белков

Основным источником белков для человека являются наиболее богатые ими продукты животного происхождения.

Некоторые растительные продукты (табл. 3.2) также отличаются высоким содержанием белка, но по биологической ценности они не могут конкурировать с животными белками.

Таблица 3.2

Массовая доля белков в некоторых пищевых продуктах, %

Для оценки количества поступающей с пищей белка и степени его утилизации определяют баланс поступающего в организм и выделяющегося из организма азота. Организм взрослого здорового человека находится в состоянии азотистого равновесия, т. е. из организма выводится столько азота, сколько поступает его с пищей. Если содержание белка в пище немного увеличивается или уменьшается, соответственно несколько увеличивается или уменьшается количество выводимого из организма азота. Когда в организм вводится азота больше, чем выводится, наступает состояние положительного азотистого баланса. Это наблюдается, например, у растущих организмов, при беременности.

У человека массой 70 кг азотистое равновесие удается сохранить при потреблении не менее 30…45 г белка в сутки. Это так называемый белковый минимум (БМ). Более низкое количество белка и тем более полное исключение белков из пищи немедленно приведут к отрицательному азотистому балансу. Через 8…10 дней безбелкового питания (при условии, что энергетическая потребность организма при этом полностью покрывается за счет углеводов и жиров) человек начинает выделять постоянное количество азота – приметно 53 мг на кг массы тела или около 3,7 г азота в сутки для человека массой 70 кг. Это неизбежно выделяемое из организма минимальное количества азота лучило название коэффициента изнашивания (КИ). Продолжающееся белковое голодание в итоге неизбежно заканчивается гибелью организма.

Значения коэффициента изнашивания и белкового минимума не совпадают. Это объясняется тем, что аминокислотный состав белка, вводимого с пищей, не однозначен аминокислотному составу синтезируемого в организме белка, и чем более выражены эти различия, тем большее количество белка необходимо потреблять, чтобы достичь состояния азотистого равновесия.

Белковый минимум обеспечивает поддержание азотистого равновесия. Практика, однако, показала, что человек потребляет с пищей значительно большие количества белка, в связи с чем возникла проблема норм потребления белка в питании человека.

3.3.2. Биологическая ценность белков

С точки зрения современных представлений о нормах белка в питании, взрослый здоровый человек должен потреблять ежедневно от 80 до 100 г белка, в том числе 50 г животного происхождения. Причем нижний уровень представляет собой минимальное количество потребляемого белка для работников преимущественно умственного труда, а верхний предел – для людей, чья деятельность связана с выполнением тяжелого физического труда, или для людей, находящихся в особом физиологическом состоянии (например, в период беременности).

При оценке роли потребляемых белков в обеспечении нормальной жизнедеятельности организма и установлении степени их полезности следует различать пищевую ценность как общий критерий качества пищевого продукта.

Биологическая ценность продукта определяется главным образом наличием в нем незаменимых факторов питания. При определении биологической ценности белков таковыми являются незаменимые аминокислоты. Как уже отмечалось, из 22 природных аминокислот незаменимыми для человека оказались 10: треонин, метионин, валин, лейцин, изолейцин, лизин, фенилаланин, триптофан, гистидин и агранин. Две последние аминокислоты в небольшом, недостаточном для организма количестве могут синтезироваться в нем, в связи с этим их называют относительно незаменимыми. Отсутствие хотя бы одной из незаменимых аминокислот в пище приведет к остановке синтеза белков, прекращению обмена веществ и, в конечном ито-ге, к смерти организма. Таким образом, белки, не имеющие хотя бы одной из незаменимых аминокислот, следует считать неполноценными белками.

В продуктах как животного, так и растительного происхождения содержится большое количество белков, в состав которых входит весь набор природных, в том числе и незаменимых аминокислот. Иное дело, в каких соотношениях представлены незаменимые аминокислоты в белках каждого пищевого продукта. Этот показатель и определяет биологическую ценность продукта. При недостаточном количестве какой-либо незаменимой аминокислоты в составе белков продукта, приходится потреблять большее количество продукта для удовлетворения потребности в дефицитной аминокислоте.

Методы определения соответствия аминокислотного состава пищевых белков потребности организма основаны на сопоставлении результатов определения аминокислотного состава исследуемого белка с идеальными шкалами аминокислот, которые должны полностью соответствовать аминокислотному составу синтезируемого в организме суммарного гипотетического (идеального) белка. В качестве такой идеальной шкалы специальный комитет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) предлагает принимать белки куриного яйца (табл. 3.3) или белки женского молока.

Таблица 3.3