Белки, жиры, углеводы, витамины - основные пищевые вещества в рационе человека. Пищевыми веществами называют такие химические соединения или отдельные элементы, которые необходимы организму для его биологического развития, для нормального протекания всех жизненно важных процессов.
Белки - это высокомолекулярные азотистые соединения, основная и обязательная часть всех организмов. Белковые вещества участвуют во всех жизненно важных процессах. Например, обмен веществ обеспечивается ферментами, по своей природе относящимися к белкам. Белками являются и сократительные структуры, необходимые для выполнения сократительной функции мышц - актомиозин; опорные ткани организма - коллаген костей, хрящей, сухожилий; покровные ткани организма - кожа, ногти, волосы.
По составу белки делятся на: простые - протеины (при гидролизе образуются только аминокислоты и аммиак) и сложные- протеиды (при гидролизе образуются еще и небелковые вещества - глюкоза, липоиды, красящие вещества и др.).
Среди многочисленных пищевых веществ белкам принадлежит наиболее важная роль. Они служат источником незаменимых аминокислот и так называемого неспецифического азота, необходимого для синтеза белков.
От уровня снабжения белками в большой степени зависят состояние здоровья, физическое развитие, физическая работоспособность, а у детей раннего возраста - и умственное развитие. Достаточность белка в пищевом рационе и его высокое качество позволяют создать оптимальные условия внутренней среды организма, необходимые для роста, развития, нормальной жизнедеятельности человека и его работоспособности. Под влиянием белковой недостаточности могут развиваться такие патологические состояния, как отек и ожирение печени; нарушение функционального состояния органов внутренней секреции, особенно половых желез, надпочечников и гипофиза; нарушение условно-рефлекторной деятельности и процессов внутреннего торможения; снижение иммунитета; алиментарная дистрофия. Белки состоят из углерода, кислорода, водорода, фосфора, серы и азота, входящих в состав аминокислот - основных структурных компонентов белка. Белки различаются уровнем содержания аминокислот и последовательности их соединения. Различают белки животные и растительные.
В отличие от жиров и углеводов белки содержат кроме углерода, водорода и кислорода еще азот - 16%. Поэтому их называют азотсодержащими пищевыми веществами. Белки нужны животному организму в готовом виде, так как синтезировать их, подобно растениям, из неорганических веществ почвы и воздуха он не может. Источником белка для человека служат пищевые вещества животного и растительного происхождения. Белки необходимы прежде всего как пластический материал, это их основная функция: они составляют в целом 45% плотного остатка организма.
Белки входят также в состав гормонов, эритроцитов, некоторых антител, обладая высокой реактивностью.
В процессе жизнедеятельности происходит постоянное старение и отмирание отдельных клеточных структур, и белки пищи служат строительным материалом для их восстановления. Окисление в организме 1 г белка дает 4,1 ккал энергии. В этом и заключается его энергетическая функция. Большое значение имеет белок для высшей нервной деятельности человека. Нормальное содержание белка в пище улучшает регуляторную функцию коры головного мозга, повышает тонус центральной нервной системы.
При недостатке белка в питании возникает ряд патологических изменений: замедляются рост и развитие организма, уменьшается вес; нарушается образование гормонов; снижаются реактивность и устойчивость организма к инфекциям и интоксикациям. Питательная ценность белков пищи зависит прежде всего от их аминокислотного состава и полноты утилизации в организме. Известны 22 аминокислоты, каждая имеет особое значение. Отсутствие или недостаток какой-либо из них ведет к нарушению отдельных функций организма (рост, кроветворение, вес, синтез белка и др.). Особенно ценны следующие аминокислоты: лизин, гистидин, триптофан, фенилаланин, лейцин, изолейцин, треонин, метионин, валин. Для маленьких детей большое значение имеет гистидин.
Некоторые аминокислоты не могут синтезироваться в организме и заменяться другими. Их называют незаменимыми. В зависимости от содержания заменимых и незаменимых аминокислот пищевые белки разделяются на полноценные, аминокислотный состав которых близок к аминокислотному составу белков человеческого тела и содержит в достаточном количестве все незаменимые аминокислоты, и на неполноценные, в которых отсутствуют одна или несколько незаменимых аминокислот. Наиболее полноценны белки животного происхождения, особенно белки желтка куриного яйца, мяса и рыбы. Из растительных белков высокой биологической ценностью обладают белки сои и в несколько меньшей степени - фасоли, картофеля и риса. Неполноценные белки содержатся в горохе, хлебе, кукурузе и некоторых других растительных продуктах.
Физиолого-гигиенические нормы потребности в белках. Эти нормы исходят из минимального количества белка, которое способно поддержать азотистое равновесие организма человека, т.е. количество азота, введенного в организм с белками пищи, равно количеству азота, выведенного из него с мочой за сутки.
Суточное потребление пищевого белка должно полностью обеспечивать азотистое равновесие организма при полном удовлетворении энергетических потребностей организма, обеспечивать неприкосновенность белков тела, поддерживать высокую работоспособность организма и сопротивляемость его неблагоприятным факторам внешней среды. Белки в отличие от жиров и углеводов не откладываются в организме про запас и должны ежедневно вводиться с пищей в достаточном количестве.
Физиологическая суточная норма белка зависит от возраста, пола и профессиональной деятельности. Например, для мужчин она составляет 96-132 г, для женщин - 82-92 г. Это нормы для жителей больших городов. Для жителей малых городов и сел, занимающихся более тяжелой физической работой, норма суточного потребления белка увеличивается на 6 г. Интенсивность мышечной деятельности не влияет на обмен азота, но необходимо обеспечить достаточное для таких форм физической работы развитие мышечной системы и поддерживать ее высокую работоспособность.
Взрослому человеку в обычных условиях жизни при легкой работе требуется в сутки в среднем 1,3 -1,4 г белка на 1 кг веса тела, а при физической работе - 1,5 г и более (в зависимости от тяжести труда).
В дневном рационе спортсменов количество белка должно составлять 15-17%, или 1,6-2,2 г на 1 кг массы тела.
Белки животного происхождения в суточном рационе взрослых должны занимать 40 - 50% от общего количества потребляемых белков, спортсменов - 50 - 60, детей - 60 - 80%. Избыточное потребление белков вредно для организма, так как затрудняются процессы пищеварения и выделения продуктов распада (аммиака, мочевины) через почки.
--- полноценным
--- неполноценным
Классификация кормов по содержанию протеинов. Нормы протеинового питания животных.
Уровень протеинового питания животных определяется количеством переваримого протеина на 1 к.ед., а в птицеводстве – содержанием сырого протеина в процентах от сухой кормовой смеси. Например, коровам на 1 к.ед. рациона требуется 100-110 г переваримого протеина, свиньям – 100-120 г, в комбикормах кур-несушек 16-17% сырого протеина.
Чтобы не возник дисбаланс между распадом кормового белка и синтезом бактериального белка и предотвращалось избыточное всасывание аммиака в кровь необходимо оптимальное соотношение между растворимой и нерастворимой фракцией протеина. Желательно чтобы рационы КРС содержали в сыром протеине 40-50% водосолевых фракций. Много таких фракций в корнеплодах, кукурузном силосе, мало – в сене, сенаже. У КРС в добавок источником белка является микроорганизмы рубца.
Использование синтетических азотосодержащих веществ в кормлении молочного скота.
Использование небелковых азотистых добавок в кормлении жвачных имеет практическое значение. Использую мочевину, биурет, фосфат мочевины, аммонийные соли серной и фосфорной кислоты.
Рассмотрим карбамид (мочевина): Во время скармливания он гидрализуется до аммиака и СО 2 . За счет добавок можно сократить до 25% потребность в протеине.
Для молочного скота использование синтетики важно, т.к. она восполняет недостаток азота и протеина во время синтеза молока.
Пути повышения протеиновой питательности кормов и рационов. Приготовление и использование АКД в животноводстве.
Увеличение производства кормов с высоким содержанием протеина
Рациональное использование высокобелковых кормов
Использование заменителей протеина в кормлении животных
Значение жиров в питании животных. Содержание в кормах.
В организме животного липиды выполняют функции:
Входят в структуру клеточных мембран
Основы нервной ткани
Депонируют энергию
Защитная роль
Основы гормонов, витаминов
Источник незаменимых жирных кислот
Всасывание, транспорт и депонирование жирорастворимых витаминов
Жиры содержат в 2-3 раза больше энергии, чем белки и углеводы. Содержание жира в организме зависит от возраста, вида и упитанности.
В кормах растительного происхождения: жир в семенах и зернах. Больше жира в масличных культур (соя, лен, хлопчатник и т.д. 30-40% от сухого вещества). В зернах кукурузы и овса – 5-6%. Пшеница, рожь – 1-2%. В корнях клубнеплодах – 0,1-0,2%.
Источник липидов для жвачных – подсолнух, хлопчатник, жмыхи. Эффективный способ скармливания жиров – добавки в состав комбикормов, травяных гранул.
Свиньи: растительные масла отрицательно влияют на технологию свиного шпика. Не рекомендуется льняное и касторовое масло, жиры морских животных.
Особенно велика потребность в жире у новорожденных. Уровень жира в рационе новорожденных определяет рост, развитие, продуктивность. Минимальный уровень жира для телят – 12%, ягнят – 15%, поросят – 17%.
Физиологическая роль Ca. Норма. Содержание в кормах и подкормках.
Ca – 99% находится в скелете, минерализация костной ткани зависит от поступления Ca и Р, обеспеченности витамина Д. При недостатке: у молодых – процессы окостенения кости, ткани, искривление позвоночника, отставание в росте. У взрослых животных: состояние гипокальцемии, размягчение костей (остеомаляция), иммобилизация Ca и Р из костей.
Ca необходим для нормальной возбудимости нервной ткани, сократительности мышц, важный компонент свертываемости крови.
Ca 2+ - стабильность клеточной мембраны, слипание клеток при тканеобразовании.
У высокопродуктивных коров при лактации размягчение последних хвостовых позвонков, искривление ребер, состояние гипокальцемии. В процессе молокообразования потребность в Ca резко повышается. Организм некоторых животных не в состоянии получить необходимое количество путем эффективного использования из кормов, или иммобилизация скелета (Ca извлекается из мышц).
Недостаток Ca – дрожание мышц, температура тела заболевших коров ниже 37 0 С, состоянии гипокальцемии (послеродовой парез). У кур-несушек размягчение костей, клюва, конечностей, истончается скорлупа.
Источники Ca:
Рыбная мука 30-65 г/кг
Костная мука 220 г/кг
Мясо-костная мука 140 г/кг
Молоко 1,3 г/кг
Зеленые корма 1,5 г/кг
Бобовые культуры 2,8 г/кг
Оптимальное соотношение Ca и Р 2:1
В сыворотке крови животных содержание Ca составляет 10-25 мг/100 мл, а снижение этого уровня до 8 мг/100 мл можно связывать с патологией.
Физиологическая роль Р. Норма. Содержание в кормах и подкормках.
В организме животных фосфор тесно связан с кальцием. Он входит в состав костной ткани, содержится в фосфоропротеинах, нуклеиновых кислотах и фосфолипидах. Необходим фосфор для образования костной ткани, усвоения углеводов и жиров. Фосфор – незаменимый компонент клеточных белков, служит активатором ряда ферментов, участвует в создании буферности в крови и тканях. При недостатке фосфора наблюдаются признаки остеомаляции и рахита. У крупного рогатого скота при нехватке фосфора отмечается извращение аппетита, животные жуют древесину кормушек и другие несъедобные материалы. Недостаток фосфора в рационе вызывает явления мышечной слабости, нарушение плодовитости, оказывает отрицательное влияние на продуктивность коров и приросты молодняка.
Микрофлора преджелудков нуждается в фосфоре. Особую роль играет фосфор в реакциях фосфорилирования, восстанавливающих израсходованную АТФ.
Источником фосфора служит зерно и побочные продукты мукомольного производства. В отрубях в 2-3 раза больше фосфора, чем в зерне. Зерно содержит 3-4г на 1кг сухого вещества, шроты - 7,7, отруби - 7-10 г. Корнеклубнеплоды мало содержат фосфора - 1,4-2 г, в моркови находится 4,7г в 1 кг сухого вещества, значительно выше концентрация фосфора в обрате – 10 г, в рыбной муке 29 г на 1кг сухого вещества.
Значение Cu, Co, Mn, Zn. Нормы. Содержание в кормах.
Cu – совместно с железом и витамином В 12 медь необходима для нормального течения процесса образования гемоглобина, отдельных ферментных систем, роста волос и их пигментации, воспроизводства и лактации. Недостаток Cu вызывает истощение, депигментацию и потерю волос, задержку роста, анемию, хрупкость и недоразвитие остяка, извращение аппетита и понос.
Co – необходим микроорганизмам рубца для синтеза витамина В 12 . Недостаток Co ведет к авитаминозу В 12 и проявляется в слабости, истощении и смертельном исходе. Другими симптомами недостаточности кобальта могут быть потеря аппетита, поедание волоса и шерсти, чешуйчатость кожи, иногда диарея.
Mn – содержится в организме в незначительном количестве, нарушает строение костной ткани и функцию размножения. У телят от коров, испытывающих дефицит марганца, нередко бывают деформированные конечности, утолщение суставов, скованность, искревление, низкая интенсивность роста. У свиней наблюдается хромота.
Для восполнения недостатка марганца в рацион вводят сернокислый марганец или марганцовый калий.
В пастбищной траве содержание марганца в 1 кг сухого вещества составляет 40-200 мг, а в траве на кислых почвах может достигать 500-600 мг. Богатые источники этого элемента – рисовые и пшеничные отруби.
Zn – содержится во всех тканях. Накапливается в большем количестве в костных тканях, чем в печени. Этот элемент необходим для нормального роста, кожи волос. Недостаток вызывает паракератоз у телят и свиней. Симптомы при недостаточности: замедленный рост, порадение кожи в виде покраснения на животе.
Если в 1 кг сухого вещества корма содержится 40-60 мг цинка, то это обеспечивает потребности всех животных.
Физиологическое значение протеинов. Полноценные и неполноценные протеины.
Протеин играет первостепенную роль в построении органов, тканей и жизнедеятельности животного организма. Условно можно выделить 3 основные функции протеина:
Пластическую – служит строительным материалом для синтеза белков организма, а также является составной частью производимой продукции: молока, мяса, яиц, шерсти.
Биологическую (регуляторная) – белки входят в состав многих БАВ в организме: фермены, гормоны, иммунные тела.
Энергетическую – не должна быть основной, т.к. роль главных источников энергии для животных отводится углеводам и жирам.
По аминокислотному составу протеин может быть:
--- полноценным – имеют в своем составе в должном количестве незаменимые аминокислоты не могут быть синтезированы в организме и должны быть получены с кормом
--- неполноценным – не имеют в составе данные аминокислоты или иметь в недостаточном количестве, например, зерно кукурузы, в котором сырой протеин представлен бедным по аминокислотному составу белком – зеином.
Тащат так сказать корма животного происхождения тк концентрация аминокислот в них выше чем в растительных.
Функции белков играют центральную роль в биологических процессах организма и более разнообразны, чем функции других биополимеров - полисахаридов и ДНК. При всей важности этого макронутриента, не стоит недооценивать и другие (жиры , углеводы)
Основным строительным материалом белка являются аминокислоты . Существует двадцать различных форм аминокислот (α-аминокислот), используемых организмом человека.
Из них, одиннадцать считаются заменимыми, организм способен их самостоятельно синтезировать, а девять являются незаменимыми (жизненно необходимыми), организм не может синтезировать их для удовлетворения потребностей.
Длинные цепи аминокислот называют полипептидами, в зависимости от их расположения вдоль цепи, определяется структура и химические свойства белка.
Аминокислоты представляют собой органические молекулы, которые состоят из углерода, водорода, кислорода, азота и иногда серы.
Являясь основным компонентом для формирования и поддержания структурных и функциональных элементов организма, белки участвуют в функции регенераций клеток и тканей, производства гормонов и ферментов, баланса жидкости и обеспечения энергией.
В зависимости от аминокислотного состава, белки бывают: полноценными - содержат весь набор аминокислот и неполноценными - какие-то аминокислоты в их составе отсутствуют. Если белки содержат только аминокислоты, их называют простыми.
Если белки содержат помимо аминокислот еще и неаминокислотный компонент (простетическую группу)Простетические группы могут быть органическими (витамины, углеводы, липиды) или неорганическими (например, ионы металлов). , их называют сложными.
Описание с примерами белков осуществляющих данную функцию в организме.
Одна из наиболее распространенных функций белков, которая состоит в ускорении химических превращений (синтез и распад веществ; перенос отдельных групп атомов, электронов от одного вещества к другому).
Участие белков в функции регуляции обмена веществ внутри клеток и интеграция обмена в разных клетках целого организма.
Избирательное связывание белком различных регуляторов (гормонов, медиаторов, циклических нуклеотидов) на поверхности клеточных мембран или внутри клетки (цитозольные рецепторы).
Связывание и транспорт белком веществ между тканями и через мембраны клетки.
Участие белков в построении различных мембран.
Близкая по назначению к структурной функции белка организме. Обеспечивает прочность опорных тканей, применяется в построении внеклеточных структур.
Использование белков как запасного материала для питания развивающихся клеток.
Близка к резервной функции белка в организме. Белок используется как субстрат (при распаде) для образования энергии. При распаде 1 г белка выделяется 17,1 кДж энергии.
Сокращение (механический процесс) с использованием химической энергии.
Участие белка в функции образовании разницы электрических зарядов и градиента концентрации ионов на мембране.
Функция трансформации электрической и осмотической энергии в химическую энергию (АТФ).
Вспомогательная генетическая функция белков (приставка “ко” в переводе с латинского означает совместность действия). Сами белки не являются генетическим (наследственным) материалом, но помогают нуклеиновым кислотам реализовывать способность к самовоспроизведению и переносу информации.
Способность некоторых белков участвовать в регуляции матричных функций нуклеиновых кислот и переноса генетической информации.
Антитела участвуют в обезвреживании чужеродных антигенов микроорганизмов (токсинов, выделяемых ими) путем образования комплекса антиген – антитело.
Некоторые белки и пептиды, выделяемые организмами (в основном микроорганизмами), являются ядовитыми для других живых организмов.
Благодаря функциональным группам белки связывают токсические соединения (тяжелые металлы, алкалоиды), обезвреживая их.
Участие белка в функции образования тромба и остановке кровотечения.
P.S. Работа и функции белков являются основой структуры любого организма и всех протекающих в нем процессов.
Белки, жиры, углеводы, витамины - основные пищевые вещества в рационе человека. Пищевыми веществами называют такие химические соединения или отдельные элементы, которые необходимы организму для его биологического развития, для нормального протекания всех жизненно важных процессов.
Белки - это высокомолекулярные азотистые соединения, основная и обязательная часть всех организмов. Белковые вещества участвуют во всех жизненно важных процессах. Например, обмен веществ обеспечивается ферментами, по своей природе относящимися к белкам. Белками являются и сократительные структуры, необходимые для выполнения сократительной функции мышц - актомиозин; опорные ткани организма - коллаген костей, хрящей, сухожилий; покровные ткани организма - кожа, ногти, волосы.
По составу белки делятся на: простые - протеины (при гидролизе образуются только аминокислоты и аммиак) и сложные- протеиды (при гидролизе образуются еще и небелковые вещества - глюкоза, липоиды, красящие вещества и др.).
Среди многочисленных пищевых веществ белкам принадлежит наиболее важная роль. Они служат источником незаменимых аминокислот и так называемого неспецифического азота, необходимого для синтеза белков.
От уровня снабжения белками в большой степени зависят состояние здоровья, физическое развитие, физическая работоспособность, а у детей раннего возраста - и умственное развитие. Достаточность белка в пищевом рационе и его высокое качество позволяют создать оптимальные условия внутренней среды организма, необходимые для роста, развития, нормальной жизнедеятельности человека и его работоспособности. Под влиянием белковой недостаточности могут развиваться такие патологические состояния, как отек и ожирение печени; нарушение функционального состояния органов внутренней секреции, особенно половых желез, надпочечников и гипофиза; нарушение условно-рефлекторной деятельности и процессов внутреннего торможения; снижение иммунитета; алиментарная дистрофия. Белки состоят из углерода, кислорода, водорода, фосфора, серы и азота, входящих в состав аминокислот - основных структурных компонентов белка. Белки различаются уровнем содержания аминокислот и последовательности их соединения. Различают белки животные и растительные.
В отличие от жиров и углеводов белки содержат кроме углерода, водорода и кислорода еще азот - 16%. Поэтому их называют азотсодержащими пищевыми веществами. Белки нужны животному организму в готовом виде, так как синтезировать их, подобно растениям, из неорганических веществ почвы и воздуха он не может. Источником белка для человека служат пищевые вещества животного и растительного происхождения. Белки необходимы прежде всего как пластический материал, это их основная функция: они составляют в целом 45% плотного остатка организма.
Белки входят также в состав гормонов, эритроцитов, некоторых антител, обладая высокой реактивностью.
В процессе жизнедеятельности происходит постоянное старение и отмирание отдельных клеточных структур, и белки пищи служат строительным материалом для их восстановления. Окисление в организме 1 г белка дает 4,1 ккал энергии. В этом и заключается его энергетическая функция. Большое значение имеет белок для высшей нервной деятельности человека. Нормальное содержание белка в пище улучшает регуляторную функцию коры головного мозга, повышает тонус центральной нервной системы.
При недостатке белка в питании возникает ряд патологических изменений: замедляются рост и развитие организма, уменьшается вес; нарушается образование гормонов; снижаются реактивность и устойчивость организма к инфекциям и интоксикациям. Питательная ценность белков пищи зависит прежде всего от их аминокислотного состава и полноты утилизации в организме. Известны 22 аминокислоты, каждая имеет особое значение. Отсутствие или недостаток какой-либо из них ведет к нарушению отдельных функций организма (рост, кроветворение, вес, синтез белка и др.). Особенно ценны следующие аминокислоты: лизин, гистидин, триптофан, фенилаланин, лейцин, изолейцин, треонин, метионин, валин. Для маленьких детей большое значение имеет гистидин.
Некоторые аминокислоты не могут синтезироваться в организме и заменяться другими. Их называют незаменимыми. В зависимости от содержания заменимых и незаменимых аминокислот пищевые белки разделяются на полноценные, аминокислотный состав которых близок к аминокислотному составу белков человеческого тела и содержит в достаточном количестве все незаменимые аминокислоты, и на неполноценные, в которых отсутствуют одна или несколько незаменимых аминокислот. Наиболее полноценны белки животного происхождения, особенно белки желтка куриного яйца, мяса и рыбы. Из растительных белков высокой биологической ценностью обладают белки сои и в несколько меньшей степени - фасоли, картофеля и риса. Неполноценные белки содержатся в горохе, хлебе, кукурузе и некоторых других растительных продуктах.
Физиолого-гигиенические нормы потребности в белках. Эти нормы исходят из минимального количества белка, которое способно поддержать азотистое равновесие организма человека, т.е. количество азота, введенного в организм с белками пищи, равно количеству азота, выведенного из него с мочой за сутки.
Суточное потребление пищевого белка должно полностью обеспечивать азотистое равновесие организма при полном удовлетворении энергетических потребностей организма, обеспечивать неприкосновенность белков тела, поддерживать высокую работоспособность организма и сопротивляемость его неблагоприятным факторам внешней среды. Белки в отличие от жиров и углеводов не откладываются в организме про запас и должны ежедневно вводиться с пищей в достаточном количестве.
Физиологическая суточная норма белка зависит от возраста, пола и профессиональной деятельности. Например, для мужчин она составляет 96-132 г, для женщин - 82-92 г. Это нормы для жителей больших городов. Для жителей малых городов и сел, занимающихся более тяжелой физической работой, норма суточного потребления белка увеличивается на 6 г. Интенсивность мышечной деятельности не влияет на обмен азота, но необходимо обеспечить достаточное для таких форм физической работы развитие мышечной системы и поддерживать ее высокую работоспособность.
Взрослому человеку в обычных условиях жизни при легкой работе требуется в сутки в среднем 1,3 -1,4 г белка на 1 кг веса тела, а при физической работе - 1,5 г и более (в зависимости от тяжести труда).
В дневном рационе спортсменов количество белка должно составлять 15-17%, или 1,6-2,2 г на 1 кг массы тела.
Белки животного происхождения в суточном рационе взрослых должны занимать 40 - 50% от общего количества потребляемых белков, спортсменов - 50 - 60, детей - 60 - 80%. Избыточное потребление белков вредно для организма, так как затрудняются процессы пищеварения и выделения продуктов распада (аммиака, мочевины) через почки.
Белок, являясь важнейшим компонентом питания, обеспечивающим пластические и энергетические нужды организма, справедливо назван протеином, показывающим первую его роль в питании. Роль белков в питании человека трудно переоценить. Сама жизнь является одним из способов существования белковых тел. Биологическая роль белков
Белок можно отнести к жизненно важным пищевым веществам, без которых невозможны жизнь, рост и развитие организма. Достаточность белка в питании и высокое его качество позволяют создать оптимальные условия внутренней среды для нормальной жизнедеятельности организма, его развития и высокой работоспособности. Белок является главной составной частью пищевого рациона, определяющей характер питания. На фоне высокого уровня белка отмечается наиболее полное проявление в организме биологических свойств других компонентов питания. Белки обеспечивают структуру и каталитические функции ферментов и гормонов, выполняют защитные функции, участвуют в образовании многих важных структур белковой природы: иммунных тел, специфических?-глобулинов, белка крови пропердина, играющего известную роль в создании естественного иммунитета, участвуют в образовании тканевых белков, таких как миозин и актин, обеспечивающих мышечные сокращения, глобина, входящего в состав гемоглобина эритроцитов крови и выполняющего важнейшую функцию дыхания. Белок, образующий зрительный пурпур (родопсин) сетчатки глаза, обеспечивает нормальное восприятие света, и др.
Следует отметить, что белки определяют активность многих биологически активных веществ: витаминов, а также фосфолипидов, отвечающих за холестериновый обмен. Белки определяют активность тех витаминов, эндогенный синтез которых осуществляется из аминокислот. Например, из триптофана – витамина PР (никотиновая кислота), обмен метионина – связан с синтезом витамина U (метилметионин-сульфоний). Установлено, что белковая недостаточность может привести к недостаточности витамина С и биофлаваноидов (витамина Р). Нарушение в печени синтеза холина (группы витаминоподобных веществ) приводит к жировой инфильтрации печени.
При больших физических нагрузках, а также при недостаточном поступлении жиров и углеводов белки участвуют в энергетическом обмене организма.
Белки рациона определяют такие состояния, как алиментарная дистрофия, маразм, квашиоркор. Квашиоркор означает «отнятый от груди ребенок». Им заболевают дети, отнятые от груди и переведенные на углеводистое питание с резкой недостаточностью животного белка. Квашиоркор вызывает как стойкие необратимые изменения конституционального характера, так и изменения личности.
Наиболее тяжелые последствия в состоянии здоровья, нередко на всю жизнь, оставляет такой вид недостаточности питания, как алиментарная дистрофия, чаще всего возникающая при отрицательном энергетическом балансе, когда в энергетические процессы включаются не только пищевые химические вещества, поступающие с пищей, но и собственные, структурные белки организма. В алиментарной дистрофии выделяют отечную и безотечную формы с явлениями или без явлений витаминной недостаточности.
Может сложиться впечатление, что заболевания алиментарного характера возникают только при недостаточном поступлении белка в организм. Это не совсем так! При избыточном поступлении белка у детей первых трех месяцев жизни появляются симптомы дегидратации, гипертермии и явления обменного ацидоза, что резко увеличивает нагрузку на почки. Обычно это возникает, когда при искусственном вскармливании используют неадаптированные молочные смеси, негуманизированные типы молока.
Обменные нарушения в организме могут появиться и при несбалансированности аминокислотного состава поступающих белков.
Заменимые и незаменимые аминокислоты, значение и потребность в них
В настоящее время известно 80 аминокислот, наибольшее значение в питании имеют 30, которые наиболее часто встречаются в продуктах и чаще всего потребляются человеком. К ним относятся следующие.
1. Алифатические аминокислоты:
а) моноаминомонокарбоновые – глицин, аланин, изолейцин, лейцин, валин;
б) оксимоноаминокарбоновые – серин, треонин;
в) моноаминодикарбоновые – аспаргиновая, глютаминовая;
г) амиды моноаминодикарбоновых кислот – аспарагин, глутамин;
д) диаминомонокарбоновые – аргинин, лизин;
2. Ароматические аминокислоты: фенилаланин, тирозин.
3. Гетероциклические аминокислоты: триптофан, гистидин, пролин, оксипролин.
Наибольшее значение в питании представляют незаменимые аминокислоты, которые не могут синтезироваться в организме и поступают только извне – с продуктами питания. К их числу относят 8 аминокислот: метионин, лизин, триптофан, треонин, фенилаланин, валин, лейцин, изолейцин. В эту группу входят и аминокислоты, которые в детском организме не синтезируются или синтезируются в недостаточном количестве. Прежде всего это гистидин. Предметом дискуссий является также вопрос о незаменимости в детском возрасте глицина, цистина, а у недоношенных детей также глицина и тирозина. Биологическая активность гормонов АКТГ, инсулина, а также коэнзима А и глютатиона определена наличием в их составе SH-групп цистина. У новорожденных детей из-за недостатка цистеназы лимитирован переход метионина в цистин. В организме взрослого человека тирозин легко образуется из фенилаланина, а цистин – из метионина, однако обратной заменяемости нет. Таким образом, можно считать, что число незаменимых аминокислот составляет 11-12.
Поступающий белок считается полноценным, если в нем присутствуют все незаменимые аминокислоты в сбалансированном состоянии. К таким белкам по своему химическому составу приближаются белки молока, мяса, рыбы, яиц, усвояемость которых около 90 %. Белки растительного происхождения (мука, крупа, бобовые) не содержат полного набора незаменимых аминокислот и поэтому относятся к разряду неполноценных. В частности, в них содержится недостаточное количество лизина. Усвоение таких белков составляет, по некоторым данным, 60 %.
Для изучения биологической ценности белков используют две группы методов: биологические и химические. В основе биологических лежит оценка скорости роста и степени утилизации пищевых белков организмом. Данные методы являются трудоемкими и дорогостоящими.
Химический метод колоночной хроматографии позволяет быстро и объективно определить содержание аминокислот в пищевых белках. На основании этих данных биологическую ценность белков определяют путем сравнения аминокислотного состава изучаемого белка со справочной шкалой аминокислот гипотетического идеального белка или аминограмм высококачественных стандартных белков. Этот методический прием получил название аминокислотного СКОРА = отношению количества АК в мг в 1 г исследуемого белка к количеству АК в мг в 1 г идеального белка, умноженного на 100 %.
Белки животного происхождения имеют наибольшую биологическую ценность, растительные – лимитированы по ряду незаменимых аминокислот, прежде всего по лизину, а в пшенице и рисе – также и по треонину. Белки коровьего молока отличаются от белков грудного дефицитом серосодержащих аминокислот (метионина, цистина). К «идеальному белку» по данным ВОЗ приближается белок грудного молока и яиц.
Важным показателем качества пищевого белка служит также степень его усвояемости. По степени переваривания протеолитическими ферментами пищевые белки располагаются следующим образом:
1) белки рыбы и молока;
2) белки мяса;
3) белки хлеба и круп.
Белки рыбы лучше усваиваются из-за отсутствия в их составе белка соединительной ткани. Белковая полноценность мяса оценивается по соотношению между триптофаном и оксипролином. Для мяса высокого качества это соотношение составляет 5,8.
Каждая аминокислота из группы эссенциальных играет определенную роль. Их недостаток или избыток ведет к каким-либо изменениям в организме.
Биологическая роль незаменимых аминокислот
Гистидин играет важную роль в образовании гемоглобина крови. Недостаток гистидина приводит к снижению уровня гемоглобина в крови. При декарбоксилировании гистидин превращается в гистамин – вещество, имеющее большое значение в расширении сосудистой стенки и ее проницаемости, влияет на выделение желудочного пищеварительного сока. Недостаток гистидина, так же как и избыток, ухудшает условно-рефлекторную деятельность.
Валин – физиологическая роль данной НАК недостаточно ясна. При недостаточном поступлении у лабораторных животных отмечаются расстройства координации движений, гиперестезия.
Изолейцин наряду с лейцином входит в состав всех белков организма (за исключением гемоглобина). В плазме крови содержится 0,89 мг% изолейцина. Отсутствие изолейцина в пище приводит к отрицательному азотистому балансу, к замедлению процессов роста и развития.
Лизин относится к одной из наиболее важных незаменимых аминокислот. Он входит в триаду аминокислот, особенно учитываемых при определении общей полноценности питания: триптофан, лизин, метионин. Оптимальное соотношение этих аминокислот составляет: 1: 3: 2 или 1: 3: 3, если взять метионин + цистин (серосодержащие аминокислоты). Недостаток в пище лизина приводит к нарушению кровообращения, снижению количества эритроцитов и уменьшению в них гемоглобина. Также отмечаются нарушение азотистого баланса, истощение мышц, нарушение кальцификации костей. Происходит также ряд изменений в печени и легких. Потребность в лизине составляет 3-5 г в сутки. В значительных количествах лизин содержится в твороге, мясе, рыбе.
Метионин играет важную роль в процессах метилирования и трансметилирования. Это основной донатор метильных групп, которые используются организмом для синтеза холина (витамина группы В). Метионин относится к липотропным веществам. Он оказывает влияние на обмен жиров и фосфолипидов в печени и таким образом играет важную роль в профилактике и лечении атеросклероза. Установлена связь метионина с обменом витамина В 12 и фолиевой кислотой, которые стимулируют отделение метильных групп метионина, обеспечивая таким образом синтез холина в организме. Метионин имеет большое значение для функции надпочечников и необходим для синтеза адреналина. Суточная потребность в метионине составляет около 3 г. Основным источником метионина следует считать молоко и молочные продукты: в 100 г казеина содержится 3 г метионина.
Триптофан, так же как и треонин, – фактор роста и поддержания азотистого равновесия. Участвует в образовании сывороточных белков и гемоглобина. Триптофан необходим для синтеза никотиновой кислоты. Установлено, что из 50 мг триптофана образуется около 1 мг ниацина, в связи с чем 1 мг ниацина или 60 мг триптофана могут быть приняты как единый «ниациновый эквивалент». Суточная потребность в никотиновой кислоте в среднем определена в количестве 14-28 ниациновых эквивалентов, а в расчете на сбалансированную мегакалорию – 6,6 ниациновых эквивалентов. Потребность организма в триптофане составляет 1 г в сутки. В продуктах питания триптофан распределен неравномерно. Так, например, 100 г мяса эквивалентно по содержанию триптофана 500 мл молока. Из растительных продуктов необходимо выделить бобовые. Очень мало триптофана в кукурузе, поэтому в тех районах, где кукуруза является традиционным источником питания, следует проводить профилактические осмотры для определения обеспеченности организма витамином PP.
Фенилаланин связан с функцией щитовидной железы и надпочечников. Он дает ядро для синтеза тироксина – основной аминокислоты, образующей белок щитовидной железы. Из фенилаланина может синтезироваться тирозин и далее адреналин. Однако обратного синтеза из тирозина-фенилаланин не происходит.
Существуют стандарты сбалансированности НАК, разработанные с учетом возрастных данных. Для взрослого человека (г/сутки): триптофана – 1, лейцина 4-6, изолейцина 3-4, валина 3-4, треонина 2-3, лизина 3-5, метионина 2-4, фенилаланина 2-4, гистидина 1,5-2.
Заменимые аминокислоты
Потребность организма в заменимых аминокислотах удовлетворяется в основном за счет эндогенного синтеза, или реутилизации. За счет реутилизации образуется 2/3 собственных белков организма. Ориентировочная суточная потребность взрослого человека в основных заменимых аминокислотах следующая (г/сутки): аргинин – 6, цистин – 2-3, тирозин – 3-4, аланин – 3, серин – 3, глутаминовая кислота – 16, аспирагиновая кислота – 6, пролин – 5, глюкокол (глицин) – 3.
Заменимые аминокислоты выполняют в организме весьма важные функции, причем некоторые из них (аргинин, цистин, тирозин, глутаминовая кислота) играют физиологическую роль не меньшую, чем незаменимые (эссенциальные) аминокислоты.
Интересны некоторые аспекты использования заменимых аминокислот в пищевой промышленности, например глутаминовой кислоты. В наибольших количествах она содержится только в свежих пищевых продуктах. По мере хранения или консервирования пищевых продуктов глутаминовая кислота в них разрушается, и продукты теряют свойственные им ароматы и вкус. В промышленности чаще используют натриевую соль глутаминовой кислоты. В Японии глутаминат натрия называют «Аджино мотто» – сущность вкуса. Пищевые продукты опрыскивают 1,5-5%-ным раствором глутамината натрия, и они долго сохраняют аромат свежести. Поскольку глутаминат натрия обладает антиокислительными свойствами, то пищевые продукты могут храниться более длительные сроки.
Потребность в белках зависит от возраста, пола, характера трудовой деятельности, климатических и национальных особенностей и т. д. Исследованиями установлено, что азотистое равновесие в организме взрослого человека поддерживается при поступлении не менее 55-60 г белка, однако эта величина не учитывает стрессовые ситуации, болезни, интенсивные физические нагрузки. В связи с этим в нашей стране установлена оптимальная потребность взрослого человека в белке 90-100 г/сутки. При этом в пищевом рационе за счет белка должно обеспечиваться в среднем 11-13 % общей его энергетической ценности, а в процентном отношении белок животного происхождения должен составлять не менее 55 %.
Американскими и шведскими учеными установлены ультраминимальные нормы потребления белков на основании эндогенного распада тканевых белков при безбелковых диетах: 20-25 г/сутки. Однако такие нормы при постоянном использовании не удовлетворяют потребности организма человека и не обеспечивают нормальной работоспособности, так как при распаде тканевых белков образующиеся аминокислоты, используемые в дальнейшем для ресинтеза белка, не могут обеспечить должную замену животного белка, поступающего с пищей, и это приводит к отрицательному азотистому балансу.
Энергетическая потребность людей первой группы интенсивности труда (группа умственного труда) составляет 2500 ккал. 13 % от этой величины составляет 325 ккал. Таким образом, потребность в белке у студентов составляет приблизительно 80 г (325 ккал: 4 ккал = 81,25 г) белка.
У детей потребность в белках определяется возрастными нормами. Количество белка из-за преобладания в организме пластических процессов на 1 кг массы тела увеличено. В среднем эта величина составляет 4 г/кг у детей от 1 до 3 лет жизни, 3,5 -4 г/кг для детей 3-7 лет, 3 г/кг – для детей 8-10 лет и детей старше 11 лет – 2,5-2 г/кг, в то время как в среднем у взрослых 1,2-1,5 г/кг в сутки.
Значение жиров в питании здорового человека
Жиры относятся к основным питательным веществам и являются обязательным компонентом в сбалансированном питании.
Физиологическое значение жира весьма многообразно. Жиры является источником энергии, превосходящей энергию всех других пищевых веществ. При сгорании 1 г жира образуется 9 ккал, тогда как при сгорании 1 г углеводов или белков – по 4 ккал. Жиры участвуют в пластических процессах, являясь структурной частью клеток и их мембранных систем.
Жиры являются растворителями витаминов А, Е, D и способствуют их усвоению. С жирами поступает ряд биологически ценных веществ: фосфолипиды (лецитин), ПНЖК, стерины и токоферолы и другие биологически активные вещества. Жир улучшает вкусовые свойства пищи, а также повышает ее питательность.
Недостаточное поступление жира приводит к нарушениям в центральной нервной системе ослаблению иммунобиологических механизмов, дегенеративным нарушениям функции кожи, почек, органа зрения и др.
В составе жира и сопутствующих ему веществ выявлены эссеециальные, жизненно необходимые незаменимые компоненты, в том числе липотропного, антиатеросклеротического действия (ПНЖК, лецитин, витамины А, Е и др.).
Жир оказывает влияние на проницаемость клеточной стенки, состояние ее внутренних элементов, что способствует сбережению белка. В целом от уровня сбалансированности жира с другими пищевыми веществами зависят интенсивность и характер многих процессов, протекающих в организме, связанных с обменом и усвоением пищевых веществ.
По химическому составу жиры представляют собой сложные комплексы органических соединений, основными структурными компонентами которых являются глицерин и жирные кислоты. Удельный вес глицерина в составе жира незначителен и составляет 10 %. Основное значение, определяющее свойства жиров, имеют жирные кислоты. Они подразделяются на предельные (насыщенные) и непредельные (ненасыщенные).
Состав жиров
Предельные (насыщенные) жирные кислоты чаще встречаются в составе животных жиров. Высокомолекулярные насыщенные кислоты (стеариновая, арахиновая, пальмитиновая) обладают твердой консистенцией, низкомолекулярные (масляная, капроновая и др.) – жидкой. От молярной массы зависит и температура плавления: чем выше молярная масса насыщенных жирных кислот, тем выше температура их плавления.
По биологическим свойствам предельные жирные кислоты уступают непредельным. С предельными (насыщенными) жирными кислотами связывают представления об отрицательном их влиянии на жировой обмен, на функцию и состояние печени, а также развитие атеросклероза (за счет поступления холестерина).
Непредельные (ненасыщенные) жирные кислоты широко представлены во всех пищевых жирах, особенно в растительных маслах. Наиболее часто в составе пищевых жиров встречаются непредельные кислоты с одной, двумя и тремя двойными ненасыщенными связями. Это обуславливает их способность вступать в реакции окисления и присоединения. Реакции присоединения водорода (насыщения) используют в пищевой промышленности при получении маргарина. Легкая окисляемость ненасыщенных жирных кислот приводит к накоплению окисленных продуктов и последующей их порче.
Типичный представитель ненасыщенных жирных кислот с одной связью – олеиновая кислота, которая находится почти во всех животных и растительных жирах. Она играет важную роль в нормализации жирового и холестеринового обмена.
Полиненасыщенные (эссенциальные) жирные кислоты
К ПНЖК относят жирные кислоты, содержащие несколько двойных связей. Линолевая имеет две двойные, линоленовая – три, а арахидоновая – четыре двойные связи. Высоконепредельные ПНЖК рассматриваются некоторыми исследователями как витамин F.
ПНЖК принимают участие в качестве структурных элементов высокоактивных в биологическом отношении комплексов – фосфолипидов и липопротеидов. ПНЖК – необходимый элемент в образовании клеточных мембран, миелиновых оболочек, соединительной ткани и др.
Синтез жирных кислот, необходимых для структурных липидов организма, происходит преимущественно за счет ПНЖК пищи. Биологическая роль линоленовой кислоты заключается в том, что она предшествует в организме биосинтезу арахидоновой кислоты. Последняя в свою очередь предшествует образованию простагландинов – тканевых гормонов.
Установлена важная роль ПНЖК в холестериновом обмене. При недостаточности ПНЖК происходит этерификация холестерина с насыщенными жирными кислотами, что способствует формированию атеросклеротического процесса.
При недостатке ПНЖК снижаются интенсивность роста и устойчивость к неблагоприятным внешним и внутренним факторам, угнетается репродуктивная функция, появляется склонность к возникновению тромбоза коронарных сосудов. ПНЖК оказывают нормализующее действие на клеточную стенку кровеносных сосудов, повышая ее эластичность и снижая проницаемость.
ПНЖК являются эссенциальными несинтезируемыми веществами, но превращение одних жирных кислот в другие возможно.
Оптимальной в биологическом отношении формулой сбалансированности жирных кислот в жире может служить следующее соотношение: 10 % ПНЖК, 30 % насыщенных жирных кислот и 60 % мононенасыщенной (олеиновой) кислоты.
Суточная потребность в ПНЖК при сбалансированном питании составляет 2-6 г, что обеспечивается 25-30 г растительного масла.
Фосфолипиды – биологически активные вещества, входящие в структуру клеточных мембран и участвующие в транспорте жира в организме. В молекуле фосфолипидов глицерин этерифицирован ненасыщенными жирными кислотами и фосфорной кислотой. Типичным представителем фосфолипидов в продуктах питания является лецитин, хотя схожим биологическим действием обладают кефалин и сфингомиелин.
Фосфолипиды представлены в нервной ткани, ткани мозга, сердца, печени. Фосфолипиды синтезируются в организме в печени и почках.
Лецитин участвует в регулировании холестеринового обмена, способствуя его расщеплению и выведению из организма. В норме его содержание в крови 150-200 мг%, а коэффициент лецитин / холестерин равен 0,9-1,4. Потребность в фосфолипидах составляет для взрослого человека 5 г в сутки и удовлетворяется за счет эндогенных фосфолипидов, образующихся из предшественников полной деградации.
Фосфолипиды особенно важны в питании пожилых людей, так как обладают выраженным липотропным, антиатеросклеротическим действием.
Стерины – гидроароматические спирты сложного строения, относящиеся к группе неомыляемых веществ нейтрального характера. Содержание в животных жирах – зоостерины – 0,2-0,5 г на 100 г продукта, в растительных – фотостерины – 6,0-17,0 г на 100 г продукта.
Фитостерины играют важную роль в нормализации холестеринового и жирового обмена. Их представителями являются ситостерины, образующие нерастворимые невсасывающие комплексы с холестерином. Основным источником?-ситостерина, применяемого с лечебной и профилактической целью при атеросклерозе, являются кукурузное масло (400 мг на 100 г масла), хлопковое (400 мг), соевое, арахисовое, оливковое (по 300 мг) и подсолнечное масло (200 мг).
Холестерин рассматривают и как фактор, участвующий в формировании и развитии атеросклероза. Однако имеются исследования, выдвигающие здесь на первый план повышенное потребление животных жиров, богатых твердыми, насыщенными жирными кислотами.
Основной биосинтез холестерина происходит в печени и зависит от характера поступающего жира. При поступлении насыщенных жирных кислот биосинтез холестерина в печени повышается и, наоборот, при поступлении ПНЖК – снижается.
В состав жиров входят также витамины A, D, Е, а также пигменты, часть которых обладает биологической активностью (каротин, госсипол и др.).
Потребность в нормировании жиров
Суточная потребность взрослого человека в жирах составляет 80-100 г/сутки, в том числе растительного масла – 25-30 г, ПНЖК – 3-6 г, холестерина – 1 г, фосфолипидов – 5 г. В пище жир должен обеспечить 33 % суточной энергетической ценности рациона. Это для средней зоны страны, в северной климатической зоне эта величина составляет 38-40 %, а в южной – 27-28 %.
