Незаменимые компоненты основных пищевых веществ. Незаменимые аминокислоты; пищевая ценность разных белков Линолевая кислота - незаменимая жирная кислота

Состояние белкового обмена целостного организма зависит не только от количества принимаемого с пищей белка, но и от качественного состава его.

В опытах на животных было показано, что получение одинакового количества разных пищевых белков сопровождается в ряде случаев развитием отрицательного азотистого баланса. Так, скармливание равного количества казеина и желатина крысам приводило к положительному азотистому балансу в первом случае и к отрицательному – во втором. Имел значение различный аминокислотный состав белков, что послужило основанием для предположения о существовании в природе якобы «неполноценных» белков.

Оказалось, что из 20 аминокислот в желатине почти отсутствуют (или содержатся в малых количествах) валин, тирозин, метионин и цистеин; кроме того, желатин характеризуется другим, отличным от казеина процентным содержанием отдельных аминокислот. Этим можно объяснить тот факт, что замена в питании крыс казеина на желатин приводит к развитию отрицательного азотистого баланса. Приведенные данные свидетельствуют о том, что различные белки обладают неодинаковой пищевой ценностью.

Поэтому для удовлетворения пластических потребностей организма требуются достаточные 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, отметить, что степень усвоения пищевого белка зависит также от эффективности его распада под влиянием ферментов желудочно-кишечного тракта. Ряд белковых веществ (например,белки шерсти, волос, перьев и др.), несмотря на их близкий амино-

кислотный состав к белкам тела человека, 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 или другие азотсодержащие соединения, которые 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 обладают различной способностью синтезировать аминокислоты. В частности, если Е. coli синтезирует все аминокислоты, используя нитриты и нитраты или аммиак, то мо-

лочно-кислые бактерии не обладают этой способностью и получают аминокислоты в готовом виде из молока. Высшие позвоночные животные не синтезируют все необходимые аминокислоты. В организме человека и белых крыс синтезируются только 10 из 20 необходимых аминокислот – так называемые заменимые аминокислоты. Они могут быть синтезированы из продуктов обмена углеводов и липидов. Остальные 10 аминокислот не синтезируются в организме, поэтому они были названы жизненно необходимыми, эссенциальными, или незаменимыми аминокислотами.

Незаменимость аминокислот для роста и развития организма животных и человека объясняется отсутствием способности клеток синтезировать углеродные скелеты незаменимых аминокислот, поскольку процесс аминирования соответствующих кетопроизводных осуществляется сравнительно легко посредством реакций трансаминирования (см. далее). Следовательно, для обеспечения нормальной жизнедеятельности человека и животных все эти 10 аминокислот должны поступать с пищей.

Следует отметить, что для взрослого человека аргинин и гистидин оказались частично заменимыми. Г. Роуз наблюдал людей, получавших искусственную пищу, в которой белок был полностью заменен смесью 20

аминокислот. Он установил, что для сохранения нормальной массы тела и работоспособности имеют значение не только определенное количество каждой аминокислоты и соотношение незаменимых аминокислот в подобной диете, но и содержание в последней общего азота. Исключение какой-либо незаменимой аминокислоты из пищевой смеси

сопровождается развитием отрицательного азотистого баланса, истощением, остановкой роста, нарушениями функции нервной системы и др.

В опытах на крысах были установлены следующие 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. Имеются доказательства, что примерно такое же соотношение

незаменимых аминокислот требуется для человека.

Последствия недостаточного содержания какой-либо незаменимой аминокислоты в пище более подробно изучены на животных. Отсутствие или недостаток, например, валина и лизина приводит к остановке роста и развитию тяжелой клинической картины, напоминающей авитаминоз у животных.

Следует особо подчеркнуть, что недостаток в пище одной незаменимой аминокислоты ведет к неполному усвоению других аминокислот. Вместе с тем в опытах на животных было показано, что потребности в незаменимом фенилаланине могут быть частично компенсированы заменимой аминокислотой тирозином, потребности в метионине – гомоцистеином с добавлением необходимого количества доноров метильных групп.

Глутаминовая кислота снижает потребности в аргинине. Необходимо учитывать и видовые различия при определении незаменимости отдельных аминокислот. Для цыплят, например, глицин оказался незаменимым фак-

тором роста.

Для оценки биологической ценности пищевого белка важное значение имеет знание его аминокислотного состава. Так, скармливание крысам казеина (белок молока) и выделенного из кукурузы белка зеина, который не содержит лизина и практически триптофана, показало, что при получении с пищей казеина рост животных не нарушался. Замена казеина зеином приводила к постепенному отставанию в росте и снижению массы тела

животных. Добавление к зеину только триптофана предотвращало снижение массы тела, но не увеличивало рост; при добавлении к рациону еще и лизина масса тела прогрессивно нарастала.

Таким образом, скармливание выделенного из кукурузного зерна белка зеина, не содержащего двух незаменимых аминокислот, приводит к остановке роста, уменьшению массы тела животных и развитию отрицательного азотистого баланса.

Человек и животные питаются не искусственно выделенными, а натуральными белками, входящими в состав смешанной пищи, в которой обычно содержится весь набор незаменимых аминокислот. Так, цельное кукурузное зерно содержит 2,5% лизина, 0,7% триптофана, в то время как зеин не содержит лизина вообще, а триптофана в нем всего 0,1%. Этот

пример лишний раз свидетельствует о том, что в природе неполноценных белков почти не существует и что следует, очевидно, лишь различать биологически более ценные и менее ценные (в питательном отношении) белки.

Биологическая ценность пищевого белка целиком зависит от степени его усвоения организмом, что в свою очередь определяется соответствием между аминокислотным составом потребляемого белка и аминокислотным

составом белков организма. Такой пищевой белок лучше используется организмом 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.

Однако это не исключает приема растительных белков, в которых содержится необходимый набор аминокислот, но в другом соотношении. Поэтому для обеспечения биосинтеза необходимого количества эндогенных белков человеку потребуется 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 и обеспечивающих физиологически полноценное питание для разных групп населения с учетом не только возраста и пола, но и различных климатических условий, характера труда, сезона года и т.д.

СН—СН—СН=СН—СН—СН=СН—СН—СН=СН—(СН)—СООН

Линолевая жирная кислота, относится к незаменимым, ибо не может образовываться в организме человека. Незаменимые жирные кислоты должны поступать в организм с пищей. При длительном их отсутствии в пище у животных наблюдается отставание в росте, развиваются характерные поражения кожи и волосяного покрова.

Описаны случаи недостаточности незаменимых жирных кислот и у человека. Так, у детей грудного возраста, получающих искусственное питание с незначительным содержанием жиров, может развиться чешуйчатый дерматит, который поддается лечению препаратом линолевой кислоты.

Нарушения, обусловленные недостатком незаменимых жирных кислот, наблюдаются также у больных, жизнедеятельность которых в течение длительного времени поддерживается только за счет внутривенного питания, почти лишенного жирных кислот. Принято считать, что во избежание этих нарушений необходимо, чтобы на долю незаменимых жирных кислот

приходилось не менее 1–2% от общей потребности в калориях. Следует отметить, что незаменимые жирные кислоты содержатся в достаточно больших количествах в растительных маслах.

Особенности метаболизма и нормы питания детей разных возрастов Значение оптимального обеспечения детского организма незаменимыми факторами питания. Транзиторные состояния периода новорожденности. Критические периоды развития ребенка и характеристика их обмена веществ Гомеорезис.

Витамины. Классификация витаминов История открытия и изучения витаминов Функции витаминов Алиментарные и вторичные авитаминозы и гиповптаминозы. Гипервитаминозы Витаминзависимые и витаминрезистентные состояния.

Исходя из раствори­мости, витамины делят на две группы: жирорастворимые — витамины A, D, Е, К и водорастворимые — все остальные. Водорастворимые витамины включают аскор­биновую кислоту (витамин С) и витамины группы В:

□ Тиамин (витамин В1);

□ Рибофлавин (витамин В2);

□ Никотиновая кислота (ниацин, витамин РР);

□ Биотин;

□ Пантотеновая кислота (витамин В3);

□ Фолиевая кислота;

□ Кобаламин (витамин В12);

□ Пиридоксин (витамин В6).

Большинство витаминов входит в состав коферментов, и именно по этой при­чине они необходимы организму. Витамин А служит кофактором белка нефермен­тной природы — родопсина, или зрительного пурпура; этот белок сетчатки глаза участвует в восприятии света. Витамин D (точнее, его производное — кальцитриол) регулирует обмен кальция; по механизму действия он сходен с гормонами — регуляторами обмена и функций организма. Витамин Е (токоферол) выполняет роль антиоксиданта. Подробнее функции каждого из витаминов рассматривают­ся в других разделах.

Гиповитаминозы.

Состояния, при которых снижена концентрация витаминов в тканях организма, называют гиповитаминозами. Они возникают вследствие недостатка витаминов в пище или нарушения их всасывания в желудочно-кишечном тракте.

Гиповитаминозы клинически могут проявляться весьма характерным образом: при недостатке витамина В12 развивается злокачественная анемия, витамина D — рахит, витамина С — цинга, витамина В1 — бери-бери и т. д. Лечение гиповитами­ноза сводится к введению витаминов (в составе пищи или лекарственных препа­ратов). При отсутствии лечения углубляющийся гиповитаминоз неизбежно при­водит к летальному исходу.

Наиболее часто возникают легкие формы гиповитаминозов, не проявляющи­еся как ясно выраженная болезнь. Их причиной обычно бывает общее нарушение питания, при этом возникает нехватка сразу многих витаминов. Такого рода гипо­витаминозы нередки у городских жителей в конце зимы, вследствие недостаточ­ного потребления овощей и сниженного количества витаминов в долго хранив­шихся продуктах.

Многие витамины синтезируются микроорганизмами, населяющими кишеч­ник человека, и за счет этого источника удовлетворяется часть потребности орга­низма человека в витаминах. При лечении антибиотиками, сульфаниламидами и другими лекарствами, угнетающими кишечную флору, может возникать гиповита­миноз. Поэтому при таком лечении одновременно назначают и витамины.

Бывают и наследственные формы гиповитаминозов. Как уже отмечено, боль­шинство витаминов входит в состав коферментов. Синтез коферментов осуществ­ляется при участии ферментов, как и все химические превращения в организме. Если имеется наследственный дефект фермента, участвующего в превращении какого-либо витамина в кофермент, то возникает недостаточность этого кофермента. Она проявляется как недостаточность соответствующего витамина (гиповита­миноз), хотя концентрация витамина в тканях при этом может быть и высокой.

Гипервитаминозы

Избыточное потребление витаминов приводит к нарушениям обмена и функций организма, которые отчасти связаны со специфической ролью витамина в об­мене веществ, отчасти носят характер неспецифического отравления. Гиперви-таминозы возникают сравнительно редко, поскольку существуют механизмы ус­транения избытка витаминов из тканей, и лишь потребление больших коли­честв витамина может оказаться опасным. Более других витаминов токсичны жирорастворимые витамины, особенно А и D. Известен, например, гипервита-миноз у новичков в Арктике, которые по неведению употребляют в пищу печень белого медведя (местные жители ее не едят): после небольшой порции возника­ют головная боль, рвота, расстройство зрения и даже может наступить смерть. Это связано с высоким содержанием витамина А в печени белого медведя: не­сколько граммов печени могут удовлетворить годовую потребность человека в этом витамине.