ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ БЕЛКОВЫЕ ПРОДУКТЫ ПИТАНИЯ НА ОСНОВЕ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ

Проблема дефицита белка в мире. Белки в питании человека

Белки, или протеины, — высокомолекулярные азотсодержащие органические соединения, молекулы которых построены из остатков аминокислот. Понятием «белки» (или белковые вещества) в отечественной литературе принято обозначать класс соединений, которые по аналогии с белком куриного яйца при кипячении (денатурации) приобретают белый цвет. Термин «протеины», используемый с 1838 г., происходит от греческого слова ргосеюв, означающего «первостепенный». Оно достаточно точно отражает главенствующее биологическое значение важнейшего класса соединений, которое заключается в обеспечении сложной иерархии молекулярной структуры и специфических функций живых организмов.

В природе существует примерно от 1010 до 1012 различных белков, составляющих основу 1,2-106 видов живых организмов, начиная от вирусов и заканчивая человеком. Огромное разнообразие белков обусловлено способностью 20 протеиногенных «-аминокислот взаимодействовать друг с другом с образованием полимерных молекул с молекулярной массой от 5 тыс. до 1 млн (Да)[1] и более.

Каждый вид живых организмов характеризуется индивидуальным набором белков, определяемым наследственной информацией, закодированной в ДНК.

Информация о линейной последовательности нуклеотидов ДНК переписывается в линейную последовательность аминокислотных остатков, которая, в свою очередь, обеспечивает самопроизвольное формирование трехмерной устойчивой структуры индивидуального белка.

Расположение белковых молекул в пространстве определяет их биологические функции, главными из которых являются:

• структурная (кератин волос, ногтей, коллаген соединительной ткани, эластин, муцины слизистых выделений);

  • • каталитическая (ферменты);
  • • транспортная (гемоглобин, миоглобин, альбумины сыворотки);
  • • защитная (антитела, фибриноген крови);
  • • сократительная (актин, миозин мышечной ткани);
  • • гормональная (инсулин поджелудочной железы, гормон роста);
  • • резервная (овальбумин яйца, казеин молока, ферритин селезенки) .

Резервная, или питательная, функция заключается в использовании белков в качестве источника аминокислот, расходующихся на синтез белков и других активных соединений, регулирующих процессы обмена, например в развивающемся плоде или проростках растений. Подобного рода белки откладываются про запас в процессе созревания семян и жизнедеятельности животных, поэтому их еще называют запасными.

Запасные белки растительного происхождения, в соответствии с классификацией Т. Осборна, относятся к классам проламинов (гли- адин пшеницы, гордеин ячменя, зеин кукурузы) и глютелинов (оризе- нин риса, глютенин пшеницы). Такие белки достаточно широко распространены в природе и в относительно большом количестве входят в состав пищи и кормов животных.

Белки в питании человека занимают особое место. Они выполняют ряд специфических функций, свойственных только живой материи. Белковые вещества наделяют организм пластическими свойствами и обеспечивают обмен между организмом и окружающей внешней средой. Белки координируют и регулируют все то многообразие химических превращений в организме, которое обеспечивает функционирование его как единого целого.

Все элементы клеток находятся в процессе обновления, при котором распад уравновешивается синтезом, т.е. имеет место стационарное состояние фиксации равновесия. Постоянный обмен и обновление осуществляется между тканевыми белками и фондом свободных аминокислот, образующихся в процессе переваривания пищи и поступающих в кровь.

Белки в организме человека обновляются постоянно независимо от его возраста. В молодом растущем организме скорость синтеза белков превышает скорость распада, при тяжелых заболеваниях или голодании — наоборот. Наиболее быстрому обновлению подвергаются белки печени и слизистой оболочки кишечника (до 10 дней), наиболее медленному (до 180 дней) — белки мышц (миозин), соединительной ткани (коллаген) и нервных волокон (миелин). Период обновления гормонов измеряется часами или даже минутами (инсулин). Скорость обновления белков выражается временем, необходимым для замены половины всех молекул. Эта величина носит название периода полу- жизни (Т1/2). Средняя величина Т1/2 для белков всего организма составляет примерно три недели. Общая скорость синтеза белков у человека достигает 500 г в день, что почти в 5 раз превосходит потребление

их с пищей. Достижение такого результата осуществляется за счет повторного использования продуктов распада белков и предшественников аминокислот в организме.

Эффективность обмена белков в значительной степени зависит от количественного и качественного состава пищи. При поступлении белков (с пищей) ниже рекомендуемых норм в организме начинают распадаться белки тканей (печени, плазмы крови и т.д.), а образующиеся аминокислоты — расходоваться на синтез ферментов, гормонов и других необходимых для поддержания жизнедеятельности организма биологически активных соединений. Повышенное количество белков в составе пищи значительного влияния на обмен веществ в организме человека не оказывает, при этом избыток продуктов азотистого обмена выводится с мочой. Состояние белкового обмена в большей степени зависит от недостатка или отсутствия незаменимых аминокислот. Клетки организма человека не могут синтезировать необходимые ему белки, если в составе пищи отсутствует хотя бы одна незаменимая аминокислота.

Для оценки степени обеспеченности человека белковой пищей используется показатель азотистого баланса. Он представляет собой разность между количеством поступающего с пищей азота и количеством азота, выводимого в виде конечных продуктов обмена, выраженными в одних и тех же единицах (г/сут). При положительном балансе количество выводимого из организма азота меньше количества азота, поступающего с пищей, а при отрицательном — количество выделяемого азота превышает количество азота, поступающего в течение суток. Положительный баланс азота характерен для молодого организма и беременных женщин, отрицательный — для людей, пища которых бедна белком, для больных с нарушениями процессов переваривания пищи и людей пожилого возраста.

Для азотистого равновесия характерно состояние, при котором количество азота, поступающего с пищей, равно количеству азота, выводимого из организма. Им обладает здоровый взрослый человек, потребляющий полноценные белки в необходимом количестве. Азотистый баланс такого организма равен нулю.

На состояние азотистого обмена любого организма существенное влияние оказывает наличие в потребляемой пище жиров, витаминов (В^ В2, В6, РР и др.), минеральных веществ, гормонов, а также ее общая калорийность.

Средняя суточная физиологическая потребность человека в белке в течение более чем ста лет постоянно исследуется и периодически отражается в решениях ВОЗ, ФАО и соответствующих национальных организаций различных стран. Эти величины носят ориентировочный характер, так как находятся в стадии постоянного уточнения, зависят от возраста человека, пола, характера профессиональной деятельности, физиологического состояния, климата, индивидуальных и национальных особенностей и степени загрязнения окружающей среды. В соот-

ветствии с рекомендациями ВОЗ и ФАО величина оптимальной потребности в белке составляет 60—100 г в сутки, или 12—15% от общей калорийности пищи. В общем количестве энергии на долю белка животного и растительного происхождения приходится по 6—8%. В пересчете на 1 кг массы тела потребность белка в сутки у взрослого человека в среднем составляет около 1 г, тогда как для детей, в зависимости от возраста, она колеблется от 1,05 до 4,00 г. Приведенные здесь данные отражают общие требования к оптимальному уровню белка для обеспечения здоровья человека.

Рекомендуемые нормы потребления основных пищевых веществ для основных групп населения, выработанные российской научной школой питания, составляют 73—120 г белка в сутки для мужчин и 60—90 г для женщин, в том числе белка животного происхождения 43—65 и 43—49 г соответственно. Нижняя граница относится к тем, чья деятельность не связана с физическим трудом, верхняя — к людям, испытывающим тяжелые физические нагрузки.

Сегодня в мире существует дефицит пищевого белка, и он в ближайшие десятилетия, вероятно, сохранится. На каждого жителя Земли приходится около 60 г белка в сутки, при норме 70 г. По данным Института питания РАМН, начиная с 1992 г. в России потребление животных белковых продуктов снизилось на 25—35% и соответственно увеличилось потребление углеводсодержащей пищи (картофель, хлебопродукты, макаронные изделия). Среднедушевое потребление белка уменьшилось на 17—22%: с 47,5 до 38,8 г/сут белка животного происхождения; в семьях с низким доходом потребление общего белка в сутки не превышает 29—40 г.

Общий дефицит белка на планете оценивается в 10—25 млн т в год. Приблизительно половина населения планеты страдает от недостатка белка. Нехватка пищевого белка является не только экономической, но и социальной проблемой современного мира. В районах тропической Африки, Латинской Америки и Азии, население которых занято тяжелым сельскохозяйственным трудом, проблема обеспеченности животным белком особенно остра.

Традиционно для увеличения ресурсов пищевого белка прибегают к повышению производительности растениеводства и животноводства на основе технологий возделывания зернобобовых, масличных и злаковых культур, употребляемых как непосредственно в пищу, так и на корм скоту. Наибольшие количества белка, и особенно лизина, обеспечивают посевы зернобобовых культур: сои, нута, чечевицы, гороха, люпина. Однако бобовые культуры, используемые непосредственно в пищу, не являются традиционными для многих народов, к тому же трудно достичь высоких урожаев и расширения площадей посева любой культуры в силу особенностей почвенно-климатических условий выращивания и применения агротехнических мероприятий.

Растительный рацион, содержащий полноценный белок в необходимом количестве, может быть основан на использовании пищевых продуктов, полученных из разных источников. Например, кукуруза бедна триптофаном и лизином, а бобовые — метионином, поэтому смесь, состоящая из кукурузы и соевых белковых продуктов или овощей, обеспечивает поступление в организм «качественного» белка.

В последние годы все большее внимание уделяется получению новых видов белковой пищи, производство которых основано на использовании полноценных по аминокислотному составу растительных белков. Научные и практические основы производства пищевых изделий с применением белкового сырья растительного происхождения для замены продуктов из натурального мяса, рыбы и птицы в нашей стране заложены А. Несмеяновым и его сотрудниками еще в 1971 г. Однако учитывая сложность и высокую стоимость отдельных стадий производства, данное направление пищевой промышленности только зарождается.

Увеличение количества пищевого белка за счет использования продуктов животноводства менее перспективно по сравнению с растениеводством. На получение 1 кг животного белка, содержащегося в молоке, мясе и яйцах, требуется израсходовать 5—8 кг кормового белка. При этом коэффициенты трансформации растительных белков в белки высокопродуктивных животных и птиц очень низки (25—39%).

В трофических процессах теряется 60—75% белка в непереваренных остатках корма, не утилизированных в организме аминокислотах, выделяемых с мочой в виде продуктов распада, в процессах обмена (движение, обновление белков тканей и т.д.) и через кожно-волосяные покровы.

Продукты, полученные генной инженерией с использованием генов микроорганизмов и растений, по сравнению с традиционными продуктами содержат меньше пестицидов, консервантов, остаточного количества тяжелых металлов, они не требуют обработки химическими препаратами от вредителей. Результаты генной инженерии интенсивно внедряются в практику сельского хозяйства во всем мире, особенно в США. В мире начинают увеличиваться площади под трансгенными соей, хлопчатником, рисом, картофелем и ягодными культурами (малиной, земляникой). Соя, содержащая ген пшеницы, к примеру, имеет биологическую ценность 1,0 против 0,92 у традиционной, а картофель с пересаженным геном фасоли отличается повышенным количеством белка (на 6% и больше).

Потребление генетически модифицированных продуктов находится под контролем, так как введение в организм растений генов, ответственных за синтез белков (например, альбуминов молока, яиц и т.д.), заключает в себе опасность проявления пищевой аллергии, а генов из микроорганизмов — получения изделий с низкой усвояемостью белка. В России принят Закон «О государственном регулировании в области генно-инженерной деятельности» и создана специальная комиссия во главе с главным санитарным врачом Российской Федерации, задача которой состоит в разработке подзаконных актов и методик для контроля общей безопасности трансгенных продуктов.

юз

Белковая недостаточность является важнейшей проблемой питания. Бедно живущие семьи на фоне недостаточно калорийной пищи потребляют мало белка, в результате чего возникает синдром дистрофии, который называется квашиоркором. Богатая белком пища дорого стоит, поэтому не все слои населения могут ею питаться постоянно. Квашиоркор у человека развивается при частичном (или полном) голодании и при потреблении неполноценных белков. Заболевание сопровождается нарушением функций кишечника, так как ферменты поджелудочной железы не синтезируются с надлежащей скоростью и не обновляются клетки его слизистой оболочки. Возникает порочный круг, характеризующийся прекращением процесса усвоения белка пищи. В организме развивается отрицательный азотистый баланс, нарушается водно-солевой обмен, возникает атония мышц и приостанавливается рост. Пищевая дистрофия особенно опасна для младенцев. Квашиоркор (рис. 4.1) может сопровождаться их гибелью от диареи, острых инфекций, заболеваний печени и отставанием в физическом и умственном развитии. Резкое снижение синтеза белка в печени на фоне недостаточного поступления его в организм уменьшает количество сывороточного альбумина, липопротеидов низкой плотности (ЛНП) и гемоглобина в крови.

Порочный круг при квашиоркоре

Рис. 4.1. Порочный круг при квашиоркоре

Тяжелые последствия недостаточного поступления белка в организм человека невозможно лечить терапевтическими методами, поэтому употребление в пищу белковых добавок может решить проблему охраны и сохранения здоровья людей как в детском, так и в зрелом возрасте. Использование в рационе полноценного животного белка или сбалансированных растительных белковых смесей необходимо для сохранения здоровья человека.

Отрицательную роль для человека играют пищевые аллергии, связанные с непереносимостью организмом отдельных видов белковой пищи (молоко, яйца, орехи, белки некоторых злаков). Термин «аллергия» происходит от двух греческих слов: alios — «другой» и ergon — «действие». При нормальном пищеварении белки расщепляются в желудочно-кишечном тракте до аминокислот, которые не являются антигенами (аллергенами) и не вызывают ответной иммунной (защитной) реакции. Если в кровяное русло без предварительного расщепления через эпителий кишечника проникает незначительное количество белков пищи, то в организме происходит как бы тренинг иммунной системы, ее подготовка к защите от действия чужеродных компонентов.

При поступлении в кровяное русло аллергенов в значительном количестве возникает острая реакция, проявляющаяся в зуде, кожных высыпаниях или желудочно-кишечных расстройствах. Природа таких реакций до конца не выяснена. Предотвратить пищевую аллергию у младенцев возможно грудным вскармливанием или нагреванием некоторых белков до 120 °С, однако наиболее эффективный способ борьбы — исключить аллерген из диеты.

  • [1] Дальтон — единица массы, практически равная массе атома водорода, названав честь Д. Дальтона, разработавшего атомную теорию строения материи.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >