Ориентировочная надёжная и оптимальная потребность взрослого человека в незаменимых аминокислотах (г/100 г белка)
Таблица 1
| Аминокислота | Надёжный уровень | Оптимальный уровень | ||
| По Роузу | поА.А.Покровскому | Рекомендации ФАО/ВОЗ | ||
| Изолейцин | 1,8 | 3,0 | 4,0 | 4,0 |
| Лейцин | 2,5 | 5,4 | 6,0 | 7,0 |
| Лизин | 2,2 | 6,0 | 5,0 | 5,5 |
| Метионин + цистин | 2,4 | 3,6 | 4,0 | 3,5 |
| Фенилаланин + тирозин | 2,5 | 4,2 | 4,0 | 6,0 |
| Треонин | 1,3 | 3,6 | 3,0 | 4,0 |
| Триптофан | 0,65 | 1,2 | 1,0 | 1,0 |
| Валин | 1,8 | 4,2 | 4,0 | 5,0 |
Уменьшение уровня белков в рационах ниже физиологической нормы является вынужденной терапевтической мерой, обусловленной сниженной толерантностью организма к белкам. Типичным примером может служить резкое уменьшение (до 20 г/сут на отдельных этапах лечения) потребления белка при тяжёлых формах хронической почечной недостаточности, направленное на щажение поражённых почек и снижение уровня в крови конечных продуктов азотистого обмена (мочевина и др.).
Для здорового взрослого человека характерно состояние азотистого равновесия, при котором количество азота, поступающего с пищей, равно его количеству, выведенному с мочой, калом, потом, слущивающимся эпидермисом кожи, волосами и ногтями.
При усилении процесса распада белка или их преобладании над процессами синтеза возникает отрицательный азотистый баланс, при котором количество теряемого организмом азота превышает его поступление с пищей (полное или частичное голодание). Это может возникать при:
· низкобелковом рационе;
· анорексии;
· рвоте;
· нарушении всасывания белков в желудочно-кишечном тракте;
· усиленном распаде белков в организме (при туберкулёзе, опухолях и т.п.).
Положительный азотистый баланс, при котором количество поступающего с пищей азота, превышает количество выведенного азота из организма. Это имеет место у детей, подростков, у реконвалесцентов после тяжёлых инфекционных заболеваний, травм и т.д.
Содержание белка в основных пищевых продуктах.
Таблица 2
| Продукты | Белок, г/100 г съедобной части | Продукты | Белок, г/100гсъедобной части |
| Говядина | 18,6 -20,0 | Мука пшеничная 1-го сорта | 10,6 |
| Баранина | 15,6 - 19,8 | Мука ржаная сеяная | 6,9 |
| Свинина мясная | 14,3 | Крупа манная | 10,3 |
| Печень говяжья, свиная | 17,9 | ˝ гречневая ядрица | 12,3 |
| Куры | 18,2 – 21,2 | ˝ рисовая | 7,0 |
| Утки | 15,8 – 17,2 | Хлеб из муки пшеничной | 7,6 – 8,1 |
| Яйца куриные | 12,7 | ˝ ˝ ˝ ржаной | 4,7 – 7,0 |
| Колбаса любительская | 12,2 | Макаронные изделия высшего сорта | 10,4 – 11,8 |
| Сервелат | 24,0 | Хлеб безбелковый из пшеничного крахмала | 0,7 |
| Сардельки свиные | 10,1 | Диетические безбелковые макаронные изделия | 1,0 |
| Судак | 18,4 | Саго | 0,8 |
| Треска | 16,0 | Капуста белокочаная | 1,8 |
| Навага | 15,1 – 19,2 | Морковь | 1,3 |
| Икра осетровых (паюсная) | 16,0 | Свекла | 1,5 |
| Молоко коровье пастеризованное | 2,79 | Томаты | 1,1 |
| Творог нежирный | 18,0 | Картофель | 2,0 |
| Сыры твердые | 19,0 – 31,0 | Апельсины | 0,9 |
| Соя | 34,9 | Яблоки, груши | 0,4 |
| Горох | 20,5 | Смородина чёрная | 1,0 |
| Фасоль | 21,0 | Масло сливочное несолёное | 0,5 |
| Грибы сушёные (белые) | 20,1 | Масло сливочное бутербродное | 2,9 |
| Ядро ореха фундук | 16,1 |
· Химический состав пищевых продуктов (Справочник) – КН. 2/Под редакцией И.М.Скурихина, М.Н.Волгарева – М. Агропромиздат, 1982 г.
На качество и усвояемость белка большое влияние оказывает технологическая обработка сырья и пищевых продуктов. Щадящая кулинарная обработка приводит к разрушению третичной структуры белков, что обеспечивает их большую доступность действию пищеварительных ферментов желудка и кишечника, повышает их усвояемость. В условиях длительной тепловой обработки белки вступают в реакцию с углеводами и другими пищевыми компонентами, образуются мелоноиды и прочие соединения, которые не усваиваются организмом, придают пищевому продукту неприятный вкус, неудовлетворительную органолептику.
В животных, зерновых и зернобобовых продуктах белки составляют 95% всех азотистых веществ, в овощах и фруктах - 30-50%. Нежелательное действие на организм человека могут оказывать пуриновые основания, нуклеиновые кислоты, креатин, нитраты. Особенно много этих соединений в печени и почках сельскохозяйственных животных, что требует ограничения в их потреблении.
Источники белка
1). Традиционные, но недостаточно используемые белковые продукты:
- обезжиренное молоко, некоторые виды неценной рыбы, морепродукты (мидии,
рыба «леда», хлорелла);
- изоляты белка – растительные (соя), животные (сыворотка молока, крови);
- корм для скота увеличивает прирост на 20-30%.
2). Имеющие практическую ценность, но мало изученные:
- некоторые виды рыб и морепродуктов,
- семена овощей, фруктов, стебли зелени и овощей.
3). Нетрадиционные, недостаточно исследованные в отношении безвредности и
биологической ценности:
- одно и многоклеточные водоросли,
- дрожжи,
- белки химического синтеза,
- очищенная древесина,
- сливки растительного происхождения,
- синтетические мясные продукты.
Поиск новых и нетрадиционных источников продовольственного сырья связан главным образом с экологически обусловленной невозможностью обеспечить население планеты необходимым объёмом традиционных продуктов питания. В этой связи основной проблемой является дефицит полноценного протеина, а вопрос получения и рационального использования этого незаменимого и в то же время трудновоспроизводимого и дорогостоящего пищевого вещества относится к числу наиболее важных стратегических задач развития человеческого общества.
Решение задачи по увеличению производства пищевого белка связана с интенсификацией традиционных способов его получения и с более широким использованием в питании человека нетрадиционных и новых белковых ресурсов. В ближайшее время главным путём увеличения белковых ресурсов остаётся традиционный, связанный с повышением продуктивности сельскохозяйственного производства (в том числе за счёт селекции и биотехнологических приёмов, основанных на генно-инженерных методах) и снижением потерь при переработке и обороте продовольственного сырья и пищевых продуктов.
Возможность использования для целей питания новых белковых ресурсов зависит от разработки двух взаимосвязанных проблем: технологической и медицинской. Первая определяется кругом вопросов, касающихся изыскания белоксодержащих источников, обоснования методов изолирования и концентрирования белка, разработки приёмов рационального его использования в пищевом производстве. Вторая проблема связана с необходимостью анализа химического состава, изучением безопасности, определением пищевой и биологической ценности и обоснованием оптимальных путей применения новых белковых продуктов в питании. Наиболее сложный вопрос заключается в поиске разумного баланса между технологической рациональностью и гигиенической оптимальностью использования нового белка. Все потенциальные источники белка должны рассматриваться в качестве носителей как известных, так и новых токсических, аллергенных и антиалиментарных веществ. Кроме того, при выделении белков из этих источников могут применяться физические методы, химические вещества или технологические режимы, снижающие их биологическую ценность или контаминирующие их чужеродными соединениями.
В наиболее изученном и широко применяемом белоксодержащем сырье – белковых продуктах переработки сои (муке, изоляте, концентрате, текстурате) – содержится ряд биологически активных веществ и антиалиментарных факторов. Некоторые из них разрушаются при тепловой обработке (гемагглютиенины, гойтрогены, ингибиторы трипсина), другие достаточно устойчивы [аллергены, эстрогенстимулирующие изофлавоны, неперевариваемые олигосахара (раффиноза, стахиоза, вербаскоза)], их концентрация снижается прямо пропорционально очистке белкового продукта (наименьшее количество остаётся в изоляте).
Всё это требует максимального внимания к технологии производства соевых белковых продуктов и оценке их качества.
Одной из актуальных проблем, с которой сталкиваются при разработке технологии получения белков из семян масличных культур, является достаточно частое обсеменение шротов микроскопическими плесневыми грибками, продуцирующими микотоксины. В дополнении к микотоскинам шроты из семян подсолнечника и арахиса могут содержать ингибиторы аргиназы и трипсина, а шрот из семян сафлора – лигнановые гликозиды. В семенах кунжута определяются небольшие количества канцерогенных веществ (сезамол, сезамин), которые следует обязательно удалить при получении белкового продукта. В шроте из семян хлопчаптника содержатся природные токсичные вещества: циклопропеновые кислоты, госсипол.
Использование в питании человека белков из семян крестоцветных (рапс, сурепка, горчица) ограничено из-за наличия в них глюкозинолатов,вызывающих гипертрофию щитовидной железы, не корректируемую дополнительным ввелдением йода (в отличие от соевых белков). Кроме того, глюкозинолаты гидролизуются с образованием более токсичных нитрилов. Шрот, образующийся после экстракции масла из семян клещевины, содержит токсичный белок рицин, алкалоид рицинин, а также глюкопротеиды, являющиеся сильными аллергенами.
Сок листьев ряда растений (люцерны, картофеля, свеклы, бобовых) содержит высококачественные растворимые белки. Проблемы использования белка из биомассы зелёных растений связаны, главным образом, с наличием в листьях и стеблях растений природных антиалиментарных и токсических веществ: ингибиторов различных ферментов, антивитаминов, цианогенных гликозидов, деминерализующих веществ, оксалатов, эстрогенов, а также ксенобиотиков антропогенного происхождения (пестицидов, компонентов удобрений).
Вопрос о возможности использования с пищевыми целями белков одноклеточных организмов и аминокислотных смесей, полученных в результате дрожжевого, микробиологического и химического синтеза, остаётся открытым.
Исследование качества сухой биомассы хлореллы, спирулины у людей показало достаточно хорошую переносимость этих продуктов при относительно небольших количествах потребления. При использовании в пищу более высоких количеств наблюдались нарушения функций желудочно-кишечного тракта и повышение уровня мочевой кислоты в крови и моче. В будущем решение проблемы может быть связано с получением изолированного высокоочищенного белкового продукта из водорослей. В этом же направлении может быть решена задача использования мицелиальной (грибной) биомассы, содержащей в натуральном виде 30 – 40% небелкового азота.
Из всех перечисленных потенциальных источников белка промышленностью освоено в существенных масштабах производство соевых и молочных белков.
В ХХI веке в дополнение к растительным источникам пищевого белка более интенсивно будет изучаться возможность расширенного применения нетрадиционных морепродуктов. Однако их пищевое использование в настоящее время ограничено не столько качеством протеина (оно соответствует животному белку), сколько наличием в составе морепродуктов широкого перечня природных токсинов и антиалиментарных веществ органической природы.
Создание искусственной пищи на основе синтезированного de novo белка – задача отдалённого будущего. Для человека как биологического вида переход на качественно новый уровень питания без ущерба здоровью возможен либо в результате тысячелетней эволюции, либо при использовании искусственной пищи, абсолютно эквивалентной по структуре и химическому составу традиционным продуктам. (стр. 38-41, гигиена питания).
Главная роль в покрытии мирового дефицита пищевых продуктов отводилась интенсификации сельскохозяйственного производства. Однако научно доказано, что ликвидировать огромный дефицит в продуктах питания только за счёт расширения посевных площадей, увеличения поголовья скота, роста продуктивности растениеводства и животноводства невозможно. Поэтому предпринимаются меры, которые заключаются не только в увеличении валового урожая, но и в повышении пищевой ценности продуктов. Это может быть достигнуто путём широкого внедрения урожайных сортов растений с высоким содержанием белка, витаминов, других веществ, выведения новых пород сельскохозяйственных животных.
Разумеется, ещё не все резервы использованы для совершенствования сельскохозяйственного производства. Наиболее реальный выход – это поиск новых эффективных способов увеличения пищевых ресурсов нашей планеты, использование нетрадиционных видов сырья, создание безотходных технологий.
В ходе длительной эволюции живой природы вырабатывались типы обмена веществ, которые определяют незаменимость отдельных пищевых компонентов и соответствующую ферментную организацию клеток и тканей организмов. Химическая структура пищи, по-видимому, и явилась первичным кодом, определившим типы обмена веществ, биохимию живых организмов. Поэтому научной основой современной стратегии производства пищи являются изыскание новых ресурсов, обеспечивающих оптимальное для организма соотношения химических компонентов пищи. Основной момент этой проблемы – поиск новых источников белка и микронутриентов.
Актуальными являются вопросы селекции наиболее продуктивных видов рыб, морских животных, других продуктов моря, организации специализированных подводных хозяйств, позволяющих более полно и рационально использовать пищевые ресурсы мирового океана.
Однако, как ни заманчивы перспективы совершенствования сельского хозяйства и использования продуктов моря, возможности этих отраслей имеют свои пределы.
Одним из путей решения продовольственных проблем является химический синтез пищевых продуктов и их компонентов. В этом направлении достигнуты определённые успехи, особенно в области производства витаминных препаратов и их премиксов. Следует отметить, что созданные химическим путём витамины, как и другие нутриенты, совершенно не отличаются от своих природных аналогов по химической структуре, свойствам и активности. Вопрос об их «возможной опасности» для здоровья нередко служит предметом обсуждения, но не имеет для этого серьёзных научных оснований.
В последние годы всё большее внимание привлекают биотехнологии – использование микроорганизмов в качестве источников отдельных компонентов пищевых продуктов.Как ни непривычно для нашего сознания, но именно микроорганизмы могут помочь решить серьёзную проблему с дефицитом белка и витаминов. Возможности внедрения микроорганизмов в производство пищевых и кормовых продуктов определяются рядом особенностей. Важнейшая из них – высокая скорость роста микроорганизмов, в 1000 раз превышающая рост сельскохозяйственных животных и в 500 раз - растений. В мире живых существ микроорганизмы не имеют себе равных по скорости производства белка и витаминов (сроки удвоения белковой массы: крупный рогатый скот – 5 лет, свиньи – 4 месяца, цыплята – 1 месяц, высшие растения – 1 – 4 недели, бактерии, дрожжи – 1 – 6 ч). Весьма существенно, что для выращивания микроорганизмов могут использоваться самые разнообразные химические соединения, природный газ, нефть, отходы химической и пищевой промышленности, крахмал, гидролизат и др.
Микроорганизмы – живые существа, развивающиеся во взаимодействии с окружающей средой и состоящие из тех же типов химических веществ, что и растения, животные и человек. При этом очень важным обстоятельством в использовании микроорганизмов для получения кормовых и пищевых продуктов является возможность направленного генетического предопределения их химического состава, в известном смысле совершенствования, что непосредственно определяет их пищевую ценность и перспективу применения.
Таким образом, в наступившем столетии мировые продовольственные ресурсы не могут быть увеличены до необходимого объёма без использования биотехнологий.
Перспективным направлением в решении данной задачи является генная инженерия, позволяющая создать генетически модифицированные источники пищи. Толчком для создания науки генной инженерии послужило открытие американскими учёными структуры ДНК с последующей её расшифровкой.
Интенсивное развитие в настоящее время биотехнологии и генной инженерии как её ветви привело к активному использованию этих методов в производстве пищи.
Растения, животные и микроорганизмы, полученные с помощью генно-инженерной биотехнологии, называются генетически изменёнными, а продукты их переработки – трансгенными пищевыми продуктами, или генетически модифицированными источниками (ГМИ). Генетическая модификация традиционных сельскохозяйственных растений, животных и птицы придаёт им новые, заданные человеком свойства. В то же время широкое внедрение ГМИ требует решения определённых проблем, связанных с оценкой возможных незаданных эффектов выражения переносимых и аутоинтичных генов – таких, как изменение пищевой ценности новых видов продовольствия, аллергические и токсические реакции, отдалённые последствия и др.
Рис. 2. Структура пищи ХХI века.
В ближайшее время главным путём увеличения белковых ресурсов остаётся традиционный, связанный с повышением продуктивности сельскохозяйственного производства (в том числе за счёт селекции и биотехнологических приёмов, основанных на генно-инженерных методах) и снижением потерь при переработке и обороте продовольственного сырья и пищевых продуктов.
Биологически активные добавки к пище получают из растительного, животного или минерального сырья, а также химическими или биотехнологическими способами, и все они делятся на несколько групп в зависимости от происхождения и химического состава: на основе белка, липидов, углеводов, пищевых волокон, микронутриентов, природных минералов, а также на животной и растительной основе, на основе морепродуктов, пробиотических микроорганизмов и одноклеточных водорослей и дрожжей.
Биологически активные добавки к пище главным образом предназначены для использования а питании здорового человека с профилактической целью в качестве одного из диетологических приёмов ликвидации дисбалансов. Они позволяют осуществить заключительную коррекцию рациона, обеспечив поступление тех его компонентов (главным образом, микронутриентов), дефицит которых в питании невозможно ликвидировать за счёт традиционных продуктов.