Белки

Когда говорят, что «жизнь — есть форма существования белковых тел» (Ф. Энгельс), то подразумевают не только то, что наиболее важные составные части человеческого организма состоят из белков (мышцы, сердце, мозг и даже кости содержат значительное количество белка), но и участие белковых молекул во всех важнейших процессах жизнедеятельности человека. Все ферменты содержат в своей основе белок, многие гормоны также являются белками; антитела, обеспечивающие иммунитет, представляют собой белки.

Значение белков определяется не только многообразием их функций, но и их незаменимостью другими пищевыми веществами. Если жиры и углеводы в той или иной степени взаимозаменяемы, то белки компенсировать чем-либо невозможно. Поэтому белки считаются наиболее ценными компонентами пищи. Опыт показал, что длительное безбелковое питание ведет к гибели организма.

Белки пищевых продуктов представляют собой весьма сложные высокомолекулярные соединения, состоящие из различных аминокислот, которых насчитывают до 80. Однако в большинстве продуктов содержится около 20 аминокислот. Разнообразие белков определяется той или иной последовательностью аминокислот в аминокислотной цепочке (первичная структура белка), дополнительными связями аминокислот внутри полипептидной цепи (вторичная структура) и особенностями пространственного расположения полипептидных цепей (третичная структура).

В организме человека под влиянием ферментов протеиназ и пептидаз белки пищи в основном расщепляются до свободных аминокислот. Это происходит в кишечнике. Однако предварительно организм проводит большую подготовительную работу. В ротовой полости измельченная пища обрабатывается ферментом амилазой, содержащейся в слюне. Амилаза расщепляет углеводы, в том числе углеводы растительной пищи, связанные с белками, что высвобождает белки для последующей обработки. В желудке, где выделяются соляная кислота и пепсин, под влиянием повышенной кислотности и фермента происходят частичная денатурация (изменение третичной структуры) белка и его расщепление на крупные фрагменты. В кишечнике частично гидролизованные белки расщепляются протеазами и пептидазами в основном до аминокислот, которые всасываются в кровь и далее разносятся по всему организму. Одни аминокислоты используются при этом для построения белков организма, другие преобразуются в соединения, участвующие в образовании некоторых важных органических веществ, например нуклеопротеидов, и т. д. Определенная часть аминокислот расщепляется до органических кетокислот, из которых в организме вновь синтезируются новые аминокислоты и затем белки. Эти аминокислоты называют заменимыми. Однако 8 аминокислот, а именно: изолейцин, лейцин, лизин, метионин, фениланин, триптофан, треонин и валин — не могут образовываться в организме взрослого человека из других

аминокислот и должны поступать с пищей. Эти аминокислоты называют незаменимыми. При недостатке незаменимых аминокислот в пище задерживаются рост и развитие организма.

Оптимальное содержание незаменимых аминокислот в пищевом белке зависит в определенной степени от возраста человека, пола, профессии и других причин. Например, для взрослого мужчины считается оптимальным содержание в 1 грамме пищевого белка следующего количества незаменимых аминокислот, (в мг): изолецина — 40, лейцина — 70, лизина — 55, метионина в сумме с цистином (метионин может в организме заменить цистин) — 35, фенилаланина в сумме с тирозином (фенилаланин также может заменить тирозин) — 60, триптофана — 10, треонина — 40, валина — 50.

При сравнении фактического аминокислотного состава различных пищевых белков с оптимальным выяснилось, что не все они полноценны.

Наиболее близки к идеальному белку животные белки, особенно те, что содержатся в продуктах, не подвергавшихся тепловой обработке. Большинство растительных белков имеет недостаточное содержание одной или даже двух-трех незаменимых аминокислот. Так, в белке пшеницы всего лишь около 50 % лизина по сравнению с составом «идеального» белка; в белке картофеля и большинства бобовых (горох, фасоль) не хватает метионина и цистина (около 70 % от оптимального количества).

Следует также учесть, что растительные белки усваиваются организмом хуже, чем животные: белки яиц и молока —на 96 %, белки рыбы и мяса — на 95 %, белки хлеба из муки I и II сортов — на 85 %, белки овощей— на 80 %, белки картофеля, хлеба из обойной муки, бобовых — на 70 %.

Плохая усвояемость растительных белков объясняется в значительной степени содержанием в растительных продуктах клетчатки, которая снижает усвояемость и других компонентов пищи (жиров, углеводов, витаминов и минеральных веществ).

Из сказанного очевидна необходимость специального установления величины потребности в животном белке, как наиболее полноценном и лучше усвояемом.

Недостаток белка — этого незаменимого основного пищевого вещества — весьма чувствительно сказывается на состоянии организма. У детей при белковой недостаточности замедляется рост, нарушается костеобразование, замедляется умственное развитие. У большинства людей нарушаются кроветворение, обмен жиров и витаминов (возникают гиповитаминозы), снижается сопротивляемость к инфекциям, простудам, некоторым другим болезням и сами заболевания протекают с осложнениями.

В нашей стране заметных проявлений белковой недостаточности не отмечается. Однако у строгих вегетарианцев, людей, подвергающих себя самолечению голоданием или стремящихся сделать свою фигуру сверхтонкой, а также в некоторых других случаях могут появиться признаки белковой недостаточности или чаще всего белково-калорийной недостаточности (когда в питании не хватает и таких пищевых веществ, как жиры и углеводы). Признаки белковой недостаточности могут проявляться также у детей, чаще всего в сельских районах, где в силу каких-либо причин в питании преобладает растительная пища.

Надо добавить, что белки обладают заметной способностью к детоксикации некоторых ядовитых веществ в результате связывания их в трудноусвояемые комплексы.

Вместе с тем следует указать и на отрицательное влияние избытка белка в питании. Из-за большой реакционной способности белков организм переносит избыток их гораздо труднее, чем многих других пищевых веществ, например жиров и углеводов. Особенно чувствительны к избытку белков маленькие дети и пожилые люди. При этом в первую очередь страдают печень и почки, так как печень перегружается от чрезмерно большого количества поступающих в нее аминокислот, а почки — от выделения с мочой повышенного количества продуктов обмена белков. Эти органы увеличиваются в размерах, в них происходят нежелательные изменения. Длительный избыток белков в питании вызывает перевозбуждение нервной системы; при этом происходит нарушение обмена витаминов и может наступить гиповитаминоз (например, А, В6).

Постоянное избыточное потребление белков, особенно животного происхождения, обычно сочетается с повышенным поступлением нуклеиновых кислот и способствует накоплению в организме продукта обмена пуринов — мочевой кислоты. Соли мочевой кислоты могут откладываться в суставных сумках, хрящах и других тканях. В результате увеличивается вероятность заболевания подагрой, заболеваний суставов, мочекаменной болезни с образованием камней. Полезно напомнить, что в средние века подагра считалась «профессиональной» болезнью аристократов, потреблявших много мяса.

Избыток белка в питании ведет также к ожирению, так как излишнее его количество после соответствующих превращений отчасти используется для синтеза жиров.

Часто чрезмерно заботливые матери, особенно в городах, сразу после окончания грудного вскармливания (заметим, что грудное молоко содержит всего 0,8—1 % белка) переходят к кормлению детей высокобелковыми продуктами — молоком, творогом, яйцами, мясом, причем в большом количестве, и это не только излишне ускоряет созревание ребенка, но и способствует ожирению, повышенному риску заболеваний печени и почек и, что очень важно, отрицательно влияет на умственное развитие.

Нежелательные проявления избытка белкового питания особенно заметны среди городского населения, особенно у людей со слабой физической активностью.

Каковы же нормы потребления белка?

Для взрослых достаточно 1—1,5 грамма белка в день на 1 килограмм веса тела (детям несколько больше), что примерно соответствует 85 граммам для среднего взрослого человека (в пересчете на «идеальный» белок — около 60 граммов в день). При этом белки в определенном соотношении должны сочетаться с другими пищевыми веществами — жирами и углеводами. Обычно определяют это по величине калорийности рациона из расчета: 1 грамм белков дает 4 килокалории, 1 грамм жиров — 9 килокалорий, 1 грамм углеводов — 4 килокалории.

В ежедневном рационе взрослого человека белки должны давать 12% калорийности — это оптимальная норма. В особых случаях она может быть повышена (при некоторых заболеваниях, например энтероколитах и т. д.), а в других снижена (при тяжелой физической работе, при некоторых болезнях почек и печени и др.).

Учитывая, что растительные белки менее полноценны, чем животные, совершенно необходимо потреблять определенное количество животных белков. Для взрослого человека доля животных белков в среднем должна составлять около 55 % от общего количества белков в рационе. Оптимальное соотношение животных и растительных белков зависит от состава растительных белков: например, 50 : 50, если мясо сочетается с гречихой; 70 : 30, если мясо сочетается с картофелем. Один животный или один растительный белок, как показали опыты; обладают меньшей биологической ценностью, чем смесь их в оптимальном соотношении.

Длительное использование в питании только растительной (не специально подобранной) пищи (без животной), т. е. вегетарианство, ведет к дисбалансу аминокислот, нехватке некоторых незаменимых аминокислот. В результате страдают память, умственные способности и др. Особенно чувствительны к недостатку животного белка дети, у которых задерживаются рост и умственное развитие. Вот почему вегетарианство нежелательно, а применительно к детям — совершенно недопустимо.

Основными источниками белка в питании являются мясные, рыбные, молочные и зернобобовые продукты. Больше всего белка содержится в сырах — около 25 %, в горохе и фасоли — 22—23 %. В разных видах мяса, рыбы и птицы содержится 16—20 % белка, в яйцах — 13%, жирном твороге—14%, гречневой крупе ядрице— 13 %, овсяной крупе и пшене — 12 %, макаронах— 10—11 %, хлебе ржаном —5—6%, пшеничном — около 8 %, молоке — 2,9 % белка.

В большинстве овощей содержится не более 2 % белка. Еще меньше его во фруктах и ягодах.

Основным источником животного белка в питании является мясо, затем молоко и молочные продукты. Основными источниками растительного белка являются хлеб и крупы.

Большинство пищевых продуктов подвергается тепловой кулинарной обработке. Эта заметно отражается на качестве белка. Под воздействием тепла в первую очередь происходят разрушения третичной структуры белка и изменения его некоторых свойств. В растительных белках происходит также частичное разрушение их связей с углеводами. После такой подготовки белки значительно легче подвергаются действию протеолитических ферментов желудка и кишечника и более полно усваиваются.

Во многих растительных продуктах (например, в зернобобовых) содержатся ингибиторы протеаз, которые подавляют активность этих пищеварительных ферментов. При тепловой обработке все они почти полностью разрушаются, в результате усвояемость белков заметно повышается.

Вместе с тем при длительной или высокотемпературной тепловой обработке (например, при жарении) часть белков может вступать в реакции с углеводами и другими веществами, присутствующими в пищевых продуктах, вследствие чего образуются так называемые меланоидины, не усвояемые организмом.

Не все аминокислоты белков одинаково реакционно-способны при тепловой обработке. Наиболее легко вступает в реакцию меланоидинообразования лизин — важная незаменимая аминокислота. Относительно неустойчивы к тепловым воздействиям метионин и цистин (важные серосодержащие аминокислоты). Эти аминокислоты весьма чувствительны ко многим видам технологической обработки. Хорошо прожаренный ростбиф теряет 10 % биологической ценности в основном из-за пресловутой красивой корочки (биологическая ценность этой части куска мяса снижается в 2 раза).

Таким образом, биологическая ценность продуктов, подвергающихся длительной или высокотемпературной тепловой обработке, заметно снижается.

В основных продуктах питания (все животные, а также зерновые и зернобобовые продукты) белки представляют в среднем 95 % азотистых веществ. Лишь в овощах и фруктах они составляют в среднем 30—50 % этой группы веществ. Однако в практических расчетах рационов все азотистые вещества относят к белкам. Но, хотя небелковых азотистых веществ немного, некоторые из них оказывают заметное влияние на организм. Это пуриновые основания, нуклеиновые кислоты, креатинин, нитраты и ряд других соединений.

Относительно много пуриновых оснований в мясе и рыбе (0,1—0,2%), в них же содержится 0,2—0,6% креатинина. Но особенно много пуриновых оснований и креатинина в мясных субпродуктах (печени, почках) — в 2 раза больше, чем в мышцах. Пуриновые основания и креатинин очень легко переходят при варке в бульон (до 50 % от исходного количества). Эти вещества обладают сильным сокогонным действием на пищеварительные железы, а это не всегда желательно для детей и лиц пожилого возраста. Кроме того, избыточное потребление пуриновых оснований способствует развитию подагры.

Нуклеиновые кислоты всегда сопутствуют живым тканям и поэтому постоянно встречаются в пищевых продуктах. Больше всего их содержится в мясных и рыбных субпродуктах, таких, как печень и почки, — в среднем 800—900 мг%, затем в мясе рыбы — 300 — 400 мг%, убойном мясе —200—250 мг%, сыре —около 10 мг%, хлебе —70 мг%, молоке и молочных продуктах— 25—40мг%, картофеле и большинстве других овощей — до 40 мг%. Пусть их немного в пищевых продуктах по сравнению с другими азотистыми веществами, но они обладают большой фармакологической активностью и потому требуют определенного ограничения. Кроме того, в состав их входят пуриновые основания, о нежелательной роли которых уже говорилось. Поэтому такие богатые нуклеиновыми кислотами продукты, как печень и почки, должны быть ограничены в питании.

Нитраты содержатся в основном в растительных продуктах. Много нитратов в зелени: в салате (80 мг%), ревене (80 мг%), петрушке (80 мг%), шпинате, луке (до 40 мг%), щаведе (50 мг%). Из других овощей их больше всего в свекле (до 140 мг%), меньше — в огурцах (до 15 мг%), капусте (до 30 мг%), картофеле (до 8 мг%). В арбузе и дыне — до 4,5 мг%. При неправильном использовании азотистых удобрений содержание нитратов в овощах значительно увеличивается. В большинстве фруктов содержится менее 10 мг% нитратов.

В животных продуктах, если не считать некоторых колбас и мясных консервов, содержится обычно менее 10 мг% нитратов.

Нежелательная роль больших количеств нитратов заключается в том, что в пищеварительном тракте они могут частично восстанавливаться до нитритов и вызывать метгемоглобинемию, сопровождающуюся снижением умственной и физической активности. Кроме того, из нитритов сравнительно легко образуются N-нитрозамины, которые обладают высокой канцерогенной активностью, т.е. способствуют появлению рака (прежде всего в пищеварительном тракте).

Не рекомендуем слишком увлекаться зеленью и свеклой, даже в целях витаминизации пищи.

Обычно роль жиров в организме определяется тем, что они являются поставщиками энергии (калорий). Но это не совсем правильно. Конечно, значительная часть жиров расходуется в качестве энергетического материала. Однако в определенной степени жиры являются пластическим материалом, так как входят в состав клеточных компонентов, особенно мембран (оболочек), т.е. так же, как и белки, являются незаменимыми факторами питания. Действительно, в опытах на животных было показано, что при длительном ограничении жиров в пище наблюдаются нарушения в физиологическом состоянии организма; нарушается деятельность центральной нервной системы, ослабляется иммунитет, т. е. снижается устойчивость к инфекциям, сокращается продолжительность жизни. Однако избыточное потребление жиров способствует развитию атеросклероза и ожирения со всеми вытекающими последствиями. Рекомендуемое содержание жиров в рационе составляет 30—35 % по калорийности, что в единицах массы несколько превосходит количество белков.