Обмін білків. Норми споживання білку.

 

Білки їжі в травному тракті розщеплюються до амінокислот, останні всмоктуються в кров і транспортуються до всіх клітин тіла.

Білки → поліпептиди → пептиди → амінокислоти

У клітинах з них синтезуються білки, властиві лише для даного виду організмів, органа та тканини. Специфічність білків обумовлена кількістю та послідовністю амінокислот у молекулі білка. Інформація про структуру молекул білків організму знаходиться в закодованому вигляді в молекулах ДНК і за допомогою молекул РНК передається до рибосом, де відбувається синтез білків. Білки є складовою частиною цитоплазми, ядра та інших органоїдів усіх клітин тіла, а також плазми крові та тканинної рідини. В організмі відбувається постійна зміна, оновлення білків, причому кількість білків, що розпадаються, дорівнює кількості білків, які синтезуються. Це явище називається азотною рівновагою. Воно характерно для здорового дорослого організму. Тільки в молодому організмі, який росте, процеси асиміляції переважають над процесами дисиміляції, тому загальна кількість білків, отже й маса тіла, зростає. Найбільш швидко оновлюються білки печінки та слизистої оболонки кишечника (до 10 днів), повільніше (до 180 днів) білки м’язів (міозин), сполучених тканин (колаген), мозку (мієлін).

Норми споживання білка

Найважливішим питанням нутриціології є питання про потребу в білках. Вважають, що денний синтез білка в організмі дорослої людини становить 500 г. Інтенсивність оновлення білків у різних тканинах неоднакова. Вважають, що у середньому за 3 тижні оновлюється 50% білків (Т₅₀ = 21доба). Синтезуються білки в організмі людини з амінокислот, що утворюються за рахунок дисиміляції білків харчового раціону і під час дисиміляції власних білків. У тканинах існує фонд вільних амінокислот, який поповнюється як за рахунок амінокислот білків їжі, так і за рахунок дисиміляції власних білків. За рахунок реутилізації амінокислот, що утворюються внаслідок обміну білків, синтезується 2/3-3/4 власних білків організму. Відповідно, харчовий раціон повинен забезпечити надходження такої кількості амінокислот, щоб забезпечити синтез 1/3-1/4 власних білків. Наукове обґрунтування цієї кількості білка відбувається за азотистим балансом. Якщо людина знаходиться на безбілковому харчовому раціоні, то втрата азоту з сечею, калом та потом становить 85 мг на 1кг маси тіла. Коли азот перерахувати на білок (85мг ∙ 6,25), то це буде становити 0,5 г білка на 1кг маси тіла. Таким чином, для підтримання рівноваги між процесами синтезу та деструкції білків необхідно, щоб з харчовим раціоном надходило на 1кг маси тіла 0,5 г білків. Але при цьому рівні білка у харчовому раціоні процеси синтезу та деструкції білків не завжди врівноважені. Коли кількість білка у харчовому раціоні недостатня, то спостерігається від'ємний азотистий баланс. Це свідчить про те, що витрата тканинних білків перевищує надходження незамінних амінокислот з білками харчового раціону. Тому на цю мінімальну потребу роблять поправки: 10% на стрес (0,55 г), 40% на важку працю (0,77 г), 30% на найгіршу засвоюваність (1 г). Таким чином, безпечний рівень споживання білків становить 1г на 1кг маси тіла. Продовольча комісія ВООЗ рекомендувала встановити безпечний рівень потреби у білку для чоловіків та жінок 0,75 г на 1кг маси тіла. Однак коли місцеві раціони базуються на грубій, волокнистій їжі, згідно з рекомендаціями, необхідно збільшити вміст білка у харчовому раціоні відносно зменшення рівня його перетравлювання та засвоєння (на 10-15%). Розрізняють нижчий (0,75 г/кг) та вищий (1 г/кг) безпечний рівні споживання білка. Внаслідок дефіциту білка у харчовому раціоні розвивається білкова недостатність. Білкова недостатність різного ступеня можлива у суворих вегетаріанців, що споживають тільки рослинну їжу обмеженого асортименту, під час вагітності, внаслідок нераціонального (жиро-вуглеводного) харчування дітей та підлітків за рахунок кондитерських виробів. Дефіцит білка у харчуванні відзначається у більшості хворих на алкоголізм. Крім того, білкова недостатність організму може бути спричинена різними захворюваннями, бути неаліментарного походження. Порушення перетравлювання та всмоктування білків можливе у разі хвороб органів травлення, зокрема кишок. Збільшується використання білка, що веде до білкової недостатності, у разі туберкульозу, багатьох інфекційних захворювань, важких травм, великих опіків, злоякісних новоутворень, хвороб нирок (нефротичний синдром), масивної крововтрати. До білкової недостатності можуть призвести неправильно складені за вмістом та якістю білка малобілкові дієти, що застосовують у разі хвороб нирок та печінки.

З 20 амінокислот, що входять до складу білків, людський організм може синтезувати тільки половину. Решта, названа незамінними (наприклад, триптофан, лізин, лейцин та деякі інші), повинні надходити до організму з білками їжі. Білки, які містять всі незамінні амінокислоти, називаються повноцінними, а ті, у складі яких відсутня хоча б одна незамінна амінокислота, - неповноцінними. До перших належать переважно тваринні білки (молока, м’яса, яєць, риби тощо), до других – більшість рослинних білків. Харчування тільки неповноцінними білками може призвести до порушення обміну білків, і тоді азотна рівновага стане негативною.

Нижня межа споживання білків для людей, які не пов’язані з важкою фізичною працею становить 73-120 г на добу для чоловіків, 60-90 г для жінок, зокрема 43-65 г та 43-49 г білку тваринного походження.

 

Білки їжі → травлення → фонд вільних амінокислот ↔ білки тканин

↓

Вуглекислий газ енергія азот

 

З крові до кишкового тракту з соком надходять білки і поліпептиди. У людини за добу виділяється 25-30 г білка і значна кількість поліпептидів. Білковий обмін регулюється корою півкуль головного мозку через залози внутрішньої секреції. У підгорбковій частині проміжного мозку виявлено центр регуляції білкового обміну.

 

1. Білкова недостатність поділяється на суто білкову недостатність та білково-енергетичну недостатність (БЕН).

Суто білкова недостатність найчастіше проявляється під час переведення дітей на натуральну їжу (квашіоркор - хвороба віднятих від грудей дітей). Квашіоркор спостерігається тоді, коли їжа дітей складається з овочів та фруктів, а продукти тваринного походження, зернові та бобові відсутні. Характерні симптоми квашіоркору: апатія, в'ялість, малорухомість, зниження апетиту, затримка росту, зменшення маси тіла, м'язова дистрофія у разі зберігання невеликої кількості підшкірного жиру.

БЕН проявляється у вигляді аліментарної дистрофії чи аліментарного маразму. Ранні симптоми БЕН: прогресуюча кволість, зниження працездатності, швидка фізична та психічна втомлюваність, відчуття мерзлякуватості та голоду. Найхарактернішою ознакою БЕН є втрата маси тіла. Спочатку худне обличчя, з'являються зморшки, що надає обличчю старечого вигляду. Шкіра через втрату жирового шару суха, зморшкувата. Волосся тьмяне, ламке, випадає.

Тривале споживання європейцями білків понад 3 г на 1кг маси тіла веде до розвитку подагри, що пов'язано з утворенням значної кількості сечовини та сечової кислоти, солі якої відкладаються у суглобах. Безпечний рівень споживання білків залежить не тільки від їх кількості у харчовому раціоні, але і від якості. За якістю усі білки поділяються на повноцінні та неповноцінні. Повноцінність білків залежить від їх амінокислотного складу. Відомо біля 80 амінокислот, 25 з них найчастіше зустрічаються у білках продуктів харчування та у тканинних білках. Більшість амінокислот синтезується організмом людини. Деякі амінокислоти не синтезуються, забезпечення ними організму людини відбувається за рахунок реутилізації та надходження з їжею. Ці амінокислоти набули назви незамінних, або ессенціальних. До незамінних амінокислот належать: валін, лізин, лейцин, ізолейцин, метіонін, треонін, триптофан та фенілаланін. Для дитячого організму незамінними амінокислотами є також аргінін та гістидін.

За вмістом білка продукти поділяються: із значним вмістом (> 15%) - твердий сир (26%), м'який сир (18%), кролятина (21%), птиця (18-21%), яловичина (19-20%), квасоля (22%); великим вмістом (10-15%) - свинина (15%), ковбаси (10-12%), яйця (13%); помірним вмістом (5-10%) - хлібобулочні вироби (8%), крупи (7-10%). Треба пам'ятати, що 4,184 кДж, одержані за рахунок тваринних білків, у 15-20 разів дорожчі, ніж 4,184 кДж, що одержані за рахунок вуглеводів. Але малозабезпечені верстви населення використовують у харчовому раціоні переважно вуглеводні продукти. Тому існує «білкова» проблема - забезпечення населення з низьким рівнем доходів достатньою кількістю білка, який мав би велику біологічну цінність та доступну вартість. Новими білковими речовинами вважають, наприклад білки, які отримують із мікроорганізмів. У поживному середовищі зі вмістом вуглеводів як джерелом енергії та з неорганічним нітратом, як постачальником азоту, мікроорганізми розмножуються у ферментаційній діжці. При цьому виробляється багата білком біомаса. За іншими способами виготовлення як джерело енергії використовують нафту (дріжджі та бактерії) або світло (водорості з фотосинтезом). Проте до цього часу не вдалось із отриманої біомаси виготовити смачні та корисні кінцеві продукти. Інші шляхи ведуть до того, щоб із уже існуючого тваринного сировинного матеріалу виділити білок. Так, із виду раків Euphausia superba (криль) виділяють м’ясо. Крильова маса містить 12-17% протеїну-сирцю. Її можна використовувати для паст, як наповнювач ковбаси або для супів. Сурімі – це виготовлена із морської риби біла протеїнова маса - основа без смаку та запаху. Її потім переробляють із доданням смакових речовин, наприклад в крабові палички.

Відсутність в їжі хоч би однієї незамінної амінокислоти викликає негативний азотистий баланс, порушення діяльності центральної нервової системи, зупинку зросту та тяжкі клінічні наслідки типу авітамінозу. Брак однієї незамінної амінокислоти призводить до неповного засвоєння інших. Дана закономірність підкоряється закону Лібіха, по якому розвиток живих організмів визначається тією незамінною речовиною, яка присутня в найменшій кількості.

Залежність функціонування організму від кількості незамінних амінокислот використовується при визначенні біологічної цінності білків хімічними методами. Найширше використовується метод X. Мітчела і Р. Блока (Mitchell, Block, 1946), відповідно до якого розраховується показник амінокислотного скора (а.с.). Скор виражають у відсотках або безрозмірною величиною, що є відношенням вмісту незамінної амінокислоти (а.к.) в досліджуваному білку до її кількості в еталонному білку. При розрахунку скора (у %) формула виглядає таким чином:

мг АК в 1 г білка

мг АК в 1 г еталонного білка

 

Амінокислотний скор = × 100

 

 

Амінокислотний склад еталонного білка збалансований та ідеально відповідає потребам організму людини в кожній незамінній кислоті, тому його ще називають "ідеальним". У 1973 р. у доповіді ФАО (Продовольча та сільськогосподарча організація Об¢єднаних Націй, FAO) та ВООЗ опубліковані дані за вмістом кожної амінокислоти в еталонному білку. У 1985 р. вони були уточнені у зв'язку з накопиченням нових знань про оптимальний раціон людини (табл. 16).

Таблиця 16. Рекомендований склад білка та добова потреба людини в незамінних амінокислотах (міліграм/г білка)

Незамінні амінокислоти	ФАО/ВОЗ (1985 г.)	ФАО/ВООЗ (1973 г.) Дорослі	мг/кг маси тіла
Діти 2...5 років	Діти 10...12 років	Підлітки
Ізолейцин
Лейцин
Лізин
Метіонін + цистин
Фенілаланін + тирозин
Треонін
Триптофан					3,5
Валін

 

Амінокислота, скор якої має найнижче значення, називається першою лімітуючою амінокислотою. Значення скора цієї амінокислоти визначає біологічну цінність і ступінь засвоєння білків. Наочно показник біологічної цінності можна зобразити у вигляді найнижчої дошки бочки Лібіха на прикладі білків пшениці (рис. 5). Повна місткість бочки відповідає "ідеальному" білку, а висота дошки лізину - біологічній цінності пшеничного білка.

Рис. 5. Бочка Лібіха

 

Харчові алергії. Негативну роль відіграють у житті людини харчові алергії, які пов’язані з не перенесенням організмом певних видів білкової їжі. Термін «алергія» походить від грецьких слів «алос» - інший та «ергон» - дія. Інша дія. При нормальному травленні білки розщеплюються в шлунково-кишковому тракті до амінокислот, які не є алергенами та не викликають відповідної імунної захисної реакції. Якщо в кров’яне русло потрапить без попереднього розкладу через епітелій кишечника незначна кількість білків, то в організмі підтримується ніби тренінг імунної системи для захисту від чужорідних компонентів. Під час значного надходження в кров’яне русло алергенів виникає гостра реакція, яка проявляється у виді свербіжу, шкіряній висипці та кишково-шлункових розладах. Попередити алергію у малюків може грудне молоко, найбільш ефективний шлях боротьби з алергіями - виключення алергену із дієти.