Показники біологічної цінності білків

Біологічна цінність відображає якість білків, які містяться у продукті: амінокислотний склад, зокрема, наявність незамінних амінокислот, їх співвідношення із замінними, швидкість атаки травними ферментами (перетравлення у травному тракті). Для оцінки якості харчових білків має значення наявність у них фракцій антипротеаз, антивітамінів та алергізуючих факторів. У більш широкому розумінні це поняття передбачає наявність у продукті й інших життєвоважливих біологічноактивних речовин (вітамінів, мінеральних елементів тощо). Чим вище біологічна цінність їжі, тим більше вона відповідає фізіологічним потребам організму (О.О. Покровський).

Розрізняють біологічно цінні (повноцінні) та менш цінні (неповноцінні) білки. Перші містять всі незамінні (ессенціальні) амінокислоти. Склад менш цінних білків дефіцитний по одній або декільком незамінним амінокислотам.

Незамінні амінокислоти не синтезуються в організмі, через це необхідне їх постійне надходження з їжею. До ессенціальних амінокислот відносять: метіонін, лізин, триптофан, фенілаланін, лейцин, ізолейцин, треонін, валін. Інколи до них відносять гістидин та аргінін, які не синтезуються у дитячому організмі.

Валін, моноаміномонокарбонова кислота міститься в молочних продуктах, м’ясі, зернах хлібних злаків, сої, грибах, арахісі. Входить до складу всіх білків, особливо багато валіну міститься в казеїні, альбумінах, білках сполучної тканини. Валін необхідний для підтримки нормального азотистого балансу в організмі; використовується як джерело енергії для м’язів. Бере участь в біосинтезі пантотенової кислоти. Недолік валіну може привести до функціональних порушень нервової системи, до розладу координації рухів. Адекватний рівень споживання валіну – 2,5 г/добу.

Ізолейцин, моноаміномонокарбонова кислота входить до складу практично всіх білків, позитивно впливає на процеси зростання. Адекватний рівень споживання – 2,0 г/добу.

Лейцин, моноаміномонокарбонова кислота міститься в м’ясі, соєвому борошні, бобах, рисі, лісових горіхах. Входить до складу майже всіх білків, є важливою проміжною ланкою в біосинтезі холестерину і інших стероїдів. Шляхом дезамінування може трансформуватися в жирні кислоти. За умови недоліку лейцину зменшується маса тіла, виникають зміни в нирках і щитовидній залозі. Природжене порушення обміну лейцину, валіну і ізолейцину (валінолейцинурія) у дітей виявляється з 3 до 5 дня життя блювотою, судомами, розладами дихання, а в подальшому – стійкими неврологічними порушеннями, затримкою розвитку. Як лікувальний засіб застосовується при захворюванням печінки, анеміях. Адекватний рівень споживання – 4,6 г/добу.

Лізин, діамінокапронова кислота входить до складу практично всіх тваринних білків. Обмежений вміст лізину в білках рослинного походження знижує їх харчову цінність. Недолік лізину в організмі може призвести до негативних наслідків – затримці росту, розладам кровообігу, зниженню змісту гемоглобіну в крові. Для збагачення харчових продуктів використовують лізин, що отримують за допомогою мікробіологічного синтезу. Адекватний рівень споживання – 4,1 г/добу.

Метіонін, сірковмісна моноаміномонокарбонова кислота міститься в сирі, яєчному білку, рибі (тріска, судак, севрюга, сом), у меншій мірі – в рослинних продуктах. Входить до складу більшості білків, бере участь в процесах ферментативного метилування, що призводить до утворення холіну, адреналіну і інших біологічно активних з’єднань. Бере участь у вітамінному обміні (вітамін В_г, фолієва кислота), в обміні жирів і фосфоліпідів. Проявляє ліпотропну дію, є джерелом сірки в біосинтезі цистеїну. Метіонін є одним з джерел утворення глюкози в організмі. Недолік метіоніну в їжі призводить до порушень біосинтезу цистеїну, білків, уповільнення росту і розвитку організму, до важких функціональних розладів. У медичних цілях метіонін застосовується для лікування і профілактики токсичних уражень печінки (цироз, хронічні отруєння), а також при дистрофії у дітей, викликаною білковою недостатністю. Є відомості про ефективність використання метіоніну при радіаційних ураженнях. Адекватний рівень споживання метіоніну + цистину – 1,8 г/добу.

Тирозин, ароматична амінокислота міститься в молочних продуктах, насінні гарбуза і кунжута, мигдалевих горіхах. Входить до складу багатьох білків і пептидів (казеїн, інсулін тощо). В організмі бере участь в біосинтезі дофаміну, адреналіну, меланінів, а також гормонів щитовидної залози. Природжені дефекти обміну тирозину приводять до розвитку важкого захворювання алкаптонурії (недоумства). Тирозин сприяє зниженню апетиту і зменшенню маси жиру в організмі. Адекватний рівень споживання тирозину + фенілаланіну – 4,4 г/добу.

Треонін, моноаміномонокарбонова кислота входить до складу майже всіх білків. Міститься в нервовій тканині, серці, скелетних м’язах. Сприяє підтримці білкового балансу в організмі. Впливає на процеси росту. Бере участь у утворенні антитіл, підвищує імунний захист організму. Відіграє важливу роль в утворенні колагену і еластину. Адекватний рівень споживання – 2,4 г/добу.

Триптофан, гетероциклічна амінокислота міститься в коричневомурисі, м’ясі, сирі. Бере участь в утворенні нікотинової кислоти і серотоніну. Сприяє процесам росту і регенерації тканин. Недолік триптофану в їжі може бути причиною багатьох функціональних і органічних порушень. Розлади обміну триптофану впливають на розвиток таких захворювань як діабет, туберкульоз, онкологічні захворювання, а також можуть призводити до недоумства. Додавання триптофану підвищує харчову цінність багатьох білків. Адекватний рівень споживання – 0,8 г/добу.

Фенілаланін, феніламінопропіонова кислота входить до складу практично всіх білків, зустрічається і у вільному стані. Бере участь в біосинтезі меланінів, адреналіну, норадреналіну, забезпеченні функцій щитовидної залози. Покращує діяльність центральної нервової системи. Потреба організму у фенілаланіні зростає за відсутності в їжі тирозину. Природжене порушення обміну фенілаланіну призводить до спадкового захворювання – фенілкетонурії, що супроводжується розумовою відсталістю. Адекватний рівень споживання фенілаланіну + тирозину – 4,4 г/добу.

Цистеїн, сірковмісна моноаміномонокарбонова кислота входить до складу практично всіх природних білківі глутатитону. Проміжний продукт метаболізму цистеїну – сірковмісна амінокислота – таурин, яка сприяє поліпшенню енергетичних процесів і відіграє важливу роль в обміні жирів. Таурин у високій концентрації міститься в серцевому м’язі, нервовій тканині, лейкоцитах крові. Через утворення цистину цистеїн бере участь в підтримці просторової структури білкових молекул. Займає центральне місце в обміні сірковмісних з’єднань, є одним з джерел утворення глюкози в організмі. Виконує захисну функцію, зв’язуючи токсичні іони важких металів, ціаніди, з’єднання миш’яку, ароматичні вуглеводи. Забезпечує високу біологічну активність тиолових ферментів. Цистеїн застосовується в лікуванні порушень зору – помутніння кришталика ока і зниження гостроти зору. Таурин застосовується при дистрофічних поразках сітчастої оболонки ока, а також як засіб стимуляції відновних процесів при травмах рогівки. Адекватний рівень споживання цистеїну + метіоніну – 1,8 г/добу.

Поряд з незамінними амінокислотами дуже важливим чинником є достатнє надходження з їжею замінних амінокислот, бо через їх брак у раціоні для утворення тканинних білків у збільшеній кількості витрачаються незамінні амінокислоти.

У число замінних амінокислот, які можуть синтезуватися в організмі, входять аланін, серін, гліцин, аспарагінова кислота, глютамінова кислота, аргінін, гістидин, пролін.

Аланін, амінопропіонова кислота входить до складу багатьох білків, у вільному стані міститься в плазмі крові. Є одним з джерел утворення глюкози в організмі (з подальшим її накопиченням в печінці і м’язах). β-аланін входить до складу активного каталізатора – кофермента А і пантотенової кислоти. Адекватний рівень споживання – 6,6 г/добу.

Аргінін, диаміномокарбонова кислота міститься в багатьох продуктах – вівсяній крупі, соєвих бобах, насінні соняшника і кунжута, молоці, мясі, волоських горіхах, шоколаді. Аргінін бере участь у ряді важливих ферментативних реакцій: утворенні сечовини і орнітину, креатину, аргінінфосфата і ін., входить до складу багатьох білків (колаген і ін.). Сприяє активності вилочкової залози (тімуса), що бере участь в підтримці Т-клітинного імунітету, збільшує швидкість загоєння ран, перешкоджає утворенню пухлин. Недолік аргініну негативно позначається на виробленні інсуліну, ліпідному обміну в печінці, сперматогенезі. Адекватний рівень споживання цієї амінокислоти – 6,1 г/добу.

Аспарагінова кислота, моноамінодикарбонова кислота, відіграє важливу роль в реакціях циклу утворення сечовини і переамінування, бере участь в біосинтезі уринів і пірімідінів. Використовується для синтезу треоніна, утворення рибонуклеотидів. Прискорює процес синтезу імуноглобулінів. Підвищує здатність організму переносити розумову перевтому. Аспарагін, амід аспарагінової кислоти, міститься, в основному, в м’ясних продуктах. Присутній в організмі у складі білків і у вільному вигляді. Бере участь в метаболічних процесах клітин мозку. Шляхом утворення аспарагіну з аспарагінової кислоти відбувається знешкодження токсичного ендогенного аміаку. Адекватний рівень споживання аспарагінової кислоти – 12,2 г/добу.

Гістидин, гетероциклічна амінокислота, незамінна амінокислота для організму, що росте. Міститься в пшениці, житі, рисі. Присутній майже у всіх білках, входить до складу активних центрів ряду ферментів. Є початковою речовиною при біосинтезі гістаміну і біологічно-активних пептидів м’язів – карнозину і ансерину. Гистідін важливий для роста і відновлення тканин. Входить до складу гемоглобіну, необхідний для виробництва кліток крові. Недолік гістидину в організмі погіршує діяльність центральної нервової системи, а також може супроводжуватися шкірними порушеннями, розвитком екземи. Гістидину гідрохлорид застосовується при гепатитах, виразковій хворобі шлунку і дванадцятипалої кишки. Адекватний рівень споживання – 2,1 г/добу.

Гліцин, амінооцтова кислота присутній в зерна злакових культур, в м’ясних продуктах. Входить до складу багатьох білків і біологічноактивних з’єднань (глутатион, креатин тощо). Бере участь в біосинтезі пуринів, порфіринів, є джерелом амінного азоту в реакціях переамінування. Використовується в синтезі ДНК і РНК. Є центральним нейромедіатором (передавачем нервового збудження) гальмівного типу дії. Покращує обмінні процеси в тканинах мозку. При уродженому розладі обміну гліцину (дефект гліцинрозчепляючого ферменту) розвиваються гіпотонія, порушення дихання, судоми. Як лікувальний засіб гліцин застосовується при підвищеній дратівливості, порушеннях сну, а також як засіб, що зменшує ваблення до алкоголю. Адекватний рівень споживання – 3,5 г/добу.

Глютамінова кислота, моноамінодикарбонова кислота найважливіша замінна кислота. Входить до складу практично всіх природних білків і інших біологічно-активних речовин (глутатіон, фолієва кислота, фосфатиди), присутній в організмі у вільному вигляді. Відіграє ключову роль в азотистому обміні. У клітинах центральної нервової системи бере участь в перенесення іонів калія і знешкоджує аміак (перенесення аміногруп, скріплення аміаку). У харчовій промисловості використовується як смакова добавка до багатьох продуктів. Глютамінова кислота і кальцію глутамінат застосовуються як лікувальні засоби при захворюваннях нервової системи (психози, епілепсія, реактивні стани тощо).

Глютамін, полуамід глютамінової кислоти, міститься в зелені петрушки, шпинату. В організмі знаходиться у складі білків або у вільному вигляді; багато вільного глютаміну в м’язовій тканині. Він відіграє важливу роль в азотистому обміні. Приймає участь в біосинтезі ДНК, РНК, триптофану, гістидину, пуринів, фолієвої кислоти. Біосинтез глютаміну в організмі супроводжується скріпленням аміаку, що особливо важливо для клітин головного мозку. Адекватний рівень споживання – 4,5 г/добу.

Серін, моноаміномонокарбонова кислота відіграє важливу роль в прояві каталітичної активності, розщеплюючи білки ферментів. Приймає участь в біосинтезі гліцину, сірковмісних амінокислот (метіоніну, цистеїну), пурину, піримідину, порфірину; необхідний для повноцінного обміну жирів і жирних кислот. Адекватний рівень споживання – 8,3 г/добу.

Амінокислоти, що надходять до організму, використовуються різними способами. Значна частина амінокислот витрачається на синтез нових білків і отримання енергії (при недостатньому надходженні з їжею жирів і вуглеводів). углеродні залишки «глюкогенних» амінокислот (аланіну, цистеїну, метіоніну) перетворюються на глюкозу. «Кетогенні» амінокислоти (лейцин, фенілаланін і тирозин) перетворюються на жирні кислоти.

Таким чином, важливе значення мають як незамінні амінокислоти, так і замінні. Має значення також не тільки певна збалансованість незамінних амінокислот у продукті, але й співвідношення їх із замінними. Дотримання цієї вимоги сприятиме задоволенню потреби у незамінних амінокислотах внаслідок їх збереження. Комітет із харчування та сільського господарства при ООН (ФАО)¹ запропонував стандарти збалансованості незамінних амінокислот для людей, що ростуть та людей у вікових періодах, коли процеси росту припиняються. Величини потреби, наведені в цих стандартах, близькі до природної збалансованості незамінних амінокислот у білку яєць та жіночого молока («ідеальний білок»).

Для дорослої людини рекомендуються наступні норми вживання амінокислот, які забезпечують їх збалансованість (г/добу): триптофану – 1; лейцину – 4-6; метіоніну – 2-4; ізолейцину – 3-4; фенілаланіну – 2-4; лізину – 3-5; треоніну – 2-3; валіну – 4; гістидину – 1,5-2; аргініну – 6.

Оскільки замінні амінокислоти можуть синтезуватися в організмі, визначення потреби в них ускладнене. Орієнтовно людині необхідно (г/добу): цистеїну – 2-3; тирозину – 3-4; аланіну – 3; серину – 3; глютамінової кислоти – 16; аспарагінової кислоти – 6; проліну – 5; гліцину – 3. встановлені рівні вживання амінокислот не є постійними.

Потреба в них зростає під час вагітності, інфекційних захворювань, нестачі вітамінів, важких фізичних навантаженнях. Для забезпечення організму рекомендованими співвідношеннями незамінних та замінних амінокислот необхідно компенсувати недостатню їх кількість в одних продуктах за рахунок введення інших, бо фактично жоден білок, наявний у харчових продуктах, не є ідеальним.

Джерелами біологічно цінних білків є молоко та молочні продукти, яйця, м’ясо, риба, печінка та субпродукти першої категорії. Біологічна цінність білків рослинного походження значно нижча. Приміром, цей показник у пшеничному

борошні дорівнює 52-65 %. Білок рослинного походження надходить, головним чином, з хлібом (7 %), різними крупами (6-10 %). Лише у бобових (горох, квасоля та соя) міститься високий процент білку (24 %). За амінокислотним складом білки сої, картоплі, рису та жита наближаються до тваринних білків.

Для визначення біологічної цінності білків використовують хімічні та біологічні (у тому числі мікробіологічні) та розрахункові методи.

Хімічні методи засновані на експериментальному визначенні кількості всіх амінокислот, які містяться у досліджуваному продукті. Отримані дані порівнюють з гіпотетичним «ідеальним» білком, повністю збалансованим за амінокислотним складом. ФАО¹/ВООЗ запропонувала стандартну амінокислотну шкалу, за якою порівнюють склад досліджуваного білку. Підраховують відсотковий вміст кожної з амінокислот відносно її вмісту в білку, який прийнято за стандарт («ідеальний білок») за формулою:

Амінокислотний скор	=	Мг АК в 1 г досліджуваного білка	х 100 %
Мг АК в 1 г ідеального білка

¹ФАО – від англ. FAO, Food Agriculture Organization

Це значення назване амінокислотним скором (скор-рахунок). Амінокислотою, що обмежує біологічну цінність білка, вважається та, у якої скор (%) має найменше значення. Звичайно розраховують скор для трьох найбільш дефіцитних амінокислот (лізин, метіонін, триптофан). У курячих яйцях та жіночому молоці скор для всіх ессенціальних амінокислот близький до 100 %.

Вірогідність результатів, отриманих за допомогою цього методу, залежить від амінокислотної шкали, яка вважається ідеальною.

Біологічні методи визначення цінності засновані на вивченні впливу одних і тих самих кількостей різних білків (досліджуваних та стандартних) на розвиток організмів, що ростуть.

При неможливості проведення хімічних та біологічних експериментів для визначення біологічної цінності білка використовують розрахунковий метод. При цьому за основу беруть амінокислотний склад продуктів, наведений у таблицях «Хімічний склад харчових продуктів», том ІІ, порівнюють з амінограмою білка, який прийнято за ідеальний та розраховують скор.

Важливим показником біологічної цінності білків є їх атакованість травними ферментами – властивість підлягати гідролізу у шлунково-кишковому тракті. Перетравлення білків тваринного походження є кращим, ніж білків рослинного походження. Засвоєння продуктів гідролізу білків організмом різне. В середньому білки їжі засвоюються на 92 %; засвоєння білків тваринного походження складає 97 %, а рослинного – лише 83-85 %. Це зумовлене значним вмістом баластних речовин у продуктах рослинного походження. Підсилюючи перистальтику кишечнику, ці речовини сприяють більш швидкому виведенню амінокислот, що не всмокталися, з організму. Крім того, клітковина, яка входить до складу клітинних оболонок, погіршує проникнення травних ферментів у середину клітин.

Для більш повного використання білків організмом необхідно ліквідувати їх антипротеазну, антивітамінну активність та алергізуючу дію, що досягається достатньою тепловою обробкою.

Під час вибору джерел білків у харчовому раціоні треба враховувати, що при наявності в них нуклеопротеїнів у травному тракті звільняються нуклеїнові кислоти. Кінцевим продуктом обміну цих сполук у тканинах є сечова кислота. Внаслідок поганої розчинності вона може затримуватися в організмі, що сприяє розвитку подагри, особливо при обмеженні фізичної активності, а також у людей похилого віку.