Предыдущая: Белковое питание

Состояние белкового обмена целостного организма зависит не только от количества принимаемого с пищей белка, но и от качественного его состава. В опытах на животных было показано, что дача одинакового количества разных пищевых белков сопровождается в ряде случаев развитием отрицательного азотистого баланса. Так, скармливание равного количества казеина и желатины у крыс приводило к положительному азотистому балансу в первом случае и к отрицательному азотистому балансу во втором. Причина здесь кроется в аминокислотном составе белков, послужившем причиной возникновения первоначально неправильного представления о существовании в природе якобы "неполноценных" белков. Оказывается, из 20 аминокислот белковой молекулы в желатине почти нет или мало валина, тирозина и метионина с цистином, и, кроме того, он характеризуется другим, отличным от казеина, процентным содержанием отдельных аминокислот. Этим можно объяснить тот факт, что замена в питании крыс казеина на желатину приводит к развитию отрицательного азотистого баланса.

Эти данные свидетельствуют также о том, что даже природные белки обладают неодинаковой пищевой ценностью. Поэтому для удовлетворения пластических потребностей организма требуются различные количества разных белков пищи. По-видимому, справедливо положение, что чем ближе аминокислотный состав принимаемого пищевого белка к аминокислотному составу белков тела, тем выше его биологическая ценность.

Следует, однако, указать, что степень усвоения пищевого белка зависит также от степени гидролиза, распада его под влиянием ферментов желудочно-кишечного тракта. Ряд белковых веществ, как, например, шерсть, волосы, перья и др., несмотря на их близкий аминокислотный состав к белкам тела, почти не используются в качестве пищевого белка, поскольку они не гидролизуются протеиназами кишечника человека и большинства животных.

С понятием биологической ценности белков тесно связан вопрос об эссенциальных, незаменимых аминокислотах. Живые организмы существенно различаются в зависимости от их способности синтезировать аминокислоты и формы азота, который они могут использовать для биосинтеза аминокислот. Высшие растения, например, могут синтезировать все необходимые для белкового синтеза аминокислоты, причем могут использовать для этого аммиак или нитраты в качестве источника азота. Микроорганизмы в свою очередь значительно различаются по способности синтезировать аминокислоты; в частности, если Е. coli синтезирует все аминокислоты, используя нитриты и нитраты или аммиак, то молочнокислые бактерии, напротив, не обладают этой способностью и получают аминокислоты в готовом виде из молока.

Высшие позвоночные животные не синтезируют всех необходимых для синтетических целей аминокислот. В организме человека и белых крыс синтезируется только 10 из 20 аминокислот белковой молекулы; это так называемые заменимые аминокислоты (табл. 34). Они могут быть синтезированы из продуктов обмена углеводов и липидов. Остальные 10 аминокислот не синтезируются в организме, поэтому они были названы жизненно необходимыми, или незаменимыми, аминокислотами (см. табл. 34).

В результате тщательно проведенных в разных лабораториях мира исследований было установлено, что незаменимость указанных аминокислот для роста и развития организма животных и человека связана с отсутствием способности тканей синтезировать углеродные скелеты незаменимых аминокислот, поскольку процесс аминирования кетопроизводных осуществляется сравнительно легко посредством реакций трансаминирования (см. ниже). Следовательно, для обеспечения нормальной жизнедеятельности человека и животных все эти 10 аминокислот должны поступать с пищей.

Следует указать, однако, что для взрослого человека аргинин и гистидин оказались частично заменимыми. В наблюдениях Роуза на людях, получавших искусственную пищу, в которой белок был полностью заменен смесью 20 аминокислот, установлено, что для сохранения нормальной массы тела и работоспособности имеет значение не только определенное количество каждой аминокислоты и соотношение незаменимых аминокислот в подобной диете, но и содержание в ней общего азота (табл. 35).

Исключение какой-либо незаменимой аминокислоты из пищевой смеси сопровождалось развитием отрицательного азотистого баланса, слабости, нарушений со стороны нервной системы и др. В опытах на крысах были установлены следующие пропорциональные величины незаменимых аминокислот, необходимых для оптимального роста, относительно триптофана, принятого за единицу: лизина 5, лейцина 4, валина 3,5, фенилаланина 3,5, метионина 3, изолейцина 2,5, треонина 2,5, гистидина 2, аргинина 1 и триптофана 1. Имеются доказательства, что примерно такое же соотношение незаменимых аминокислот требуется для человека.

Последствия недостаточности какой-либо незаменимой аминокислоты в пище более подробно изучены на животных (рис. 99, 100). Как видно из рисунков, отсутствие или недостаток валина и лизина приводит к остановке роста и к развитию тяжелой клинической картины, напоминающей авитаминоз у животных.

Следует особо подчеркнуть, что недостаток какой-либо одной незаменимой аминокислоты ведет к неполному усвоению и других аминокислот. В этих случаях вступает в силу закон минимума Либиха, т. е. рост и развитие живых организмов определяются тем незаменимым веществом, которое поступает с пищей в наименьшем количестве. Вместе с тем в опытах на животных было показано, что потребности в незаменимом фенилаланине могут быть частично компенсированы заменимой аминокислотой - тирозином. Точно так же потребности в метионине могут быть частично замещены гомоцистеином с добавлением необходимого количества доноров метальных групп. Глутаминовая кислота снижает потребности в аргинине. Следует также учитывать видовые различия незаменимости отдельных аминокислот. Для цыплят, например, глицин оказался незаменимым фактором роста.

Для оценки биологической ценности пищевого белка важное значение имеет знание его аминокислотного состава. Об этом свидетельствуют следующие данные: крысам скармливали казеин (белок молока) и выделенный из кукурузы белок зеин, который не содержит в своем составе лизина и триптофана. При даче казеина рост животных не нарушался. Замена казеина зеином приводила к постепенному отставанию в росте и снижению массы животных. Добавление к зеину одного триптофана предотвращало снижение массы, но не увеличивало рост; при добавлении к рациону еще и лизина масса прогрессивно нарастала. Таким образом, скармливание искусственно выделенного из кукурузного зерна белка зеина, не содержащего двух незаменимых аминокислот, приводит к остановке роста, уменьшению массы животных и к развитию отрицательного азотистого баланса.

Однако человек и животные питаются не искусственно выделенными, а натуральными белками, входящими в состав смешанной пищи, в которой содержится набор незаменимых аминокислот. Так, например, цельное кукурузное зерно содержит 2,5% лизина, 0,7% триптофана, в то время как зеин не содержит лизина вообще, а триптофана всего 0,1%. Этот пример лишний раз свидетельствует о том, что в природе неполноценных белков почти нет и что следует, очевидно, лишь различать биологически более ценные и менее ценные белки. Биологическая ценность пищевого белка целиком зависит, как было указано выше, от степени его усвоения организмом, что в свою очередь определяется соответствием между аминокислотным составом (соотношением) потребляемого белка и аминокислотным составом белков тела. Такой белок пищи лучше используется огранизмом для синтеза белков тканей. Для человека, например, белки мяса, молока, яиц биологически более ценны, поскольку их аминокислотный состав ближе к аминокислотному составу органов и тканей человека. Сказанное вовсе не исключает приема растительных белков, в которых также содержится весь необходимый набор аминокислот, но в другом соотношении. Поэтому для оптимального удовлетворения всех потребностей организма в белках человеку нужно значительно больше растительных белков, чем животных.

Таким образом, для нормального роста и гармоничного развития организма человека исключительно большое значение имеют составление и подбор пищевых продуктов, содержащих оптимальный аминокислотный состав.

В последние годы в Институте питания АМН СССР А. А. Покровским и соавт. на основании аминокислотного состава различных пищевых продуктов разработаны научные основы приготовления для человека пищевых рационов, оптимальных в отношении состава и соотношения аминокислот и обеспечивающих физиологически полноценное питание для разных возрастных групп населения нашей страны, причем учитываются не только возраст и пол, но и различные климатические условия, характер труда, сезон года и т. д.

Продолжение: Переваривание белков