- •Глава 1. Химия пищевых веществ и питание человека 10
- •Глава 2. Белковые вещества 16
- •Глава 4. Липиды (жиры и масла) 144
- •Глава 9. Пищевые и биологически активные добавки 273
- •Глава 10. Вода 359
- •Глава 11. Безопасность пищевых продуктов 384
- •Глава 12. Основы рационального питания 439
- •Глава 1. Химия пищевых веществ и питание человека
- •Глава 2. Белковые вещества
- •2.1. Белки в питании человека. Проблема белкового дефицита на земле
- •2.2. Белково-калорийная недостаточность и ее последствия. Пищевые аллергии
- •2.3. Аминокислоты и их некоторые функции в организме
- •2.4. Незаменимые аминокислоты. Пищевая и биологическая ценность белков
- •2.5. Строение пептидов и белков. Физиологическая роль пептидов
- •2.6 Белки пищевого сырья
- •2.7. Новые формы белковой пищи. Проблема обогащения белков лимитирующими аминокислотами
- •2.8. Функциональные свойства белков
- •2.9. Превращения белков в технологическом потоке
- •2.10. Качественное и количественное определение белка
- •Глава 3. Углеводы
- •3.1. Общая характеристика углеводов
- •3.2. Физиологическое значение углеводов
- •3.3. Превращения углеводов при производстве пищевых продуктов
- •3.4. Функции моносахаридов и олигосахаридов в пищевых продуктах
- •3.5. Функции полисахаридов в пищевых продуктах
- •3.6. Методы определения углеводов в пищевых продуктах
- •Глава 4. Липиды (жиры и масла)
- •4.1. Строение и состав липидов. Жирнокислотный состав масел и жиров
- •4.2. Реакции ацилглицеринов с участием сложноэфирных групп
- •4.3. Реакции ацилглицеринов с участием углеводородных радикалов
- •4.4. Свойства и превращения глицерофосфолипидов
- •4.5. Методы выделения липидов из сырья и пищевых продуктов и их анализ
- •4.6. Пищевая ценность масел и жиров
- •4.7. Превращения липидов при производстве продуктов питания
- •Глава 5. Минеральные вещества
- •5.1. Роль минеральных веществ в организме человека
- •5.2. Роль отдельных минеральных элементов
- •5.3. Влияние технологической обработки на минеральный состав пищевых продуктов
- •5.4. Методы определения минеральных веществ
- •Глава 6. Витамины
- •6.1. Водорастворимые витамины
- •6.2. Жирорастворимые витамины
- •6.3. Витаминоподобные соединения
- •6.4. Витаминизация продуктов питания
- •Глава 7. Пищевые кислоты
- •7.1. Общая характеристика кислот пищевых объектов
- •7.3. Пищевые кислоты и их влияние на качество продуктов
- •7.4. Регуляторы кислотности пищевых систем
- •7.5. Пищевые кислоты в питании
- •7.6. Методы определения кислот в пищевых продуктах
- •Глава 8. Ферменты
- •8.1. Общие свойства ферментов
- •8.2. Классификация и номенклатура ферментов
- •8.3. Применение ферментов в пищевых технологиях
- •8.4. Иммобилизованные ферменты
- •8.5. Ферментативные методы анализа пищевых продуктов
- •Глава 9. Пищевые и биологически активные добавки
- •9.1. Общие сведения о пищевых добавках
- •9.2. Вещества, улучшающие внешний вид пищевых продуктов
- •9.3. Вещества, изменяющие структуру и физико-химические свойства пищевых продуктов
- •9.4. Вещества, влияющие на вкус и аромат пищевых продуктов
- •9.5. Пищевые добавки, замедляющие микробиологическую и окислительную порчу пищевого сырья и готовых продуктов
- •9.6. Биологически активные добавки
- •Глава 10. Вода
- •10.1. Физические и химические свойства воды и льда
- •10.2. Свободная и связанная влага в пищевых продуктах
- •10.3. Активность воды
- •10.4. Роль льда в обеспечении стабильности пищевых продуктов
- •10.5. Методы определения влаги в пищевых продуктах
- •Глава 11. Безопасность пищевых продуктов
- •11.1. Классификация чужеродных веществ и пути их поступления в продукты
- •11.2. Окружающая среда - основной источник загрязнения сырья и пищевых продуктов
- •11.3. Природные токсиканты
- •11.4. Антиалиментарные факторы питания
- •11.5. Метаболизм чужеродных соединений
- •11.6. Фальсификация пищевых продуктов
- •Глава 12. Основы рационального питания
- •12.1. Физиологические аспекты химии пищевых веществ
- •12.2. Питание и пищеварение
- •12.3. Теории и концепции питания
- •12.4. Рекомендуемые нормы потребления пищевых веществ и энергии
- •12.5. Пищевой рацион современного человека. Основные группы пищевых продуктов
- •12.6. Концепция здорового питания. Функциональные ингредиенты и продукты
2.4. Незаменимые аминокислоты. Пищевая и биологическая ценность белков
Все живые организмы различаются по способности синтезировать аминокислоты, необходимые для биосинтеза белков. В организме человека синтезируется только часть аминокислот, другие должны доставляться с пищей. Первые из них называются заменимыми, вторые - незаменимыми (см. рис. 2.4). Заменимые аминокислоты способны заменять одна другую в рационе, так как они превращаются друг в друга или синтезируются из промежуточных продуктов углеводного или липидного обмена. Для незаменимых аминокислот такие пути обмена существуют только у растений и некоторых микроорганизмов, например Е. coli.
Жизнедеятельность человека обеспечивается ежедневным потреблением с пищей сбалансированной смеси, содержащей восемь незаменимых аминокислот и две частично заменимые. Незаменимые представлены аминокислотами с разветвленной цепью углерода - лейцином, изо-лейцином и валином, ароматическими - фенилаланином, триптофаном и алифатическими - треонином, лизином и метионином. Так как из ме-тионина и фенилаланина в организме синтезируется цистеин и тирозин,
39
соответственно, то наличие в пище в достаточном количестве этих двух заменимых аминокислот сокращает потребность в незаменимых предшественниках.
К частично заменимым аминокислотам относят аргинин и гистидин, так как в организме они синтезируются довольно медленно. Недостаточное потребление аргинина и гистидина с пищей у взрослого человека в целом не сказывается на развитии, однако может возникнуть экзема или нарушиться синтез гемоглобина. В аргинине и гистидине особенно нуждается молодой организм.
Отсутствие в пище хотя бы одной незаменимой аминокислоты вызывает отрицательный азотистый баланс, нарушение деятельности центральной нервной системы, остановку роста и тяжелые клинические последствия типа авитаминоза. Нехватка одной незаменимой аминокислоты приводит к неполному усвоению других. Данная закономерность подчиняется закону Либиха, по которому развитие живых организмов определяется тем незаменимым веществом, которое присутствует в наименьшем количестве.
Зависимость функционирования организма от количества незаменимых аминокислот используется при определении биологической ценности белков химическими методами. Наиболее широко используется метод X. Митчела и Р. Блока (Mitchell, Block, 1946), в соответствии с которым рассчитывается показатель аминокислотного скора (а.с.). Скор выражают в процентах или безразмерной величиной, представляющей собой отношение содержания незаменимой аминокислоты (а.к.) в исследуемом белке к ее количеству в эталонном белке. При расчете скора (в %) формула выглядит следующим образом:
Аминокислотный скор =
мг а. к. в 1 г белка |
мг а. к. в 1 г эталона |
× 100
Аминокислотный состав эталонного белка сбалансирован и идеально соответствует потребностям организма человека в каждой незаменимой кислоте, поэтому его еще называют "идеальным". В 1973 г. в докладе ФАО и ВОЗ опубликованы данные по содержанию каждой аминокислоты в эталонном белке. В 1985 г. они были уточнены в связи с накоплением новых знаний об оптимальном рационе человека (табл. 2.1).
Аминокислота, скор которой имеет самое низкое значение, называется первой лимитирующей аминокислотой. Значение скора этой аминокислоты определяет биологическую ценность и степень усвоения белков. Наглядно показатель биологической ценности можно изобразить в виде самой низкой доски бочки Либиха на примере белков пшеницы (рис. 2.7). Полная емкость бочки соответствует "идеальному" белку, а высота доски лизина - биологической ценности пшеничного белка.
40
Таблица 2.1. Рекомендуемые составы и суточная потребность человека в незаменимых аминокислотах (мг/г белка)
Незаменимые аминокислоты |
ФАО/ВОЗ (1985 г.) |
ФАО/ВОЗ (1973 г.) Взрослые |
Мг/кг массы тела |
||
Дети 2.. .5 лет |
Дети 10.. .12 лет |
Подростки |
|||
Изолейцин |
28 |
28 |
13 |
40 |
10 |
Лейцин |
66 |
44 |
19 |
70 |
14 |
Лизин |
58 |
44 |
16 |
55 |
12 |
Метионин + цистин |
25 |
22 |
17 |
35 |
13 |
Фенилаланин + тирозин |
63 |
22 |
19 |
60 |
14 |
Треонин |
34 |
28 |
9 |
40 |
7 |
Триптофан |
11 |
9 |
5 |
10 |
3,5 |
Валин |
35 |
25 |
13 |
50 |
10 |
Другой метод определения биологической ценности белков заключается в определении индекса незаменимых аминокислот (ИНАК). Метод представляет собой модификацию метода химического скора (Oser, 1951) и позволяет учитывать количество всех незаменимых кислот. Индекс рассчитывают по формуле:
где п - число аминокислот; индексы б,э - содержание аминокислоты в изучаемом и эталонном белке, соответственно.
Помимо химических методов на практике широко применяют биологические методы с использованием микроорганизмов и животных. Основными показателями оценки при этом являются привес (рост животных) за определенный период времени, расход белка и энергии на единицу привеса, коэффициенты переваривае-мости и отложения азота в теле, доступность аминокислот. Показатель, определяемый отношением привеса животных (в г) к количеству потребляемого белка (в г), разработан П. Осбор-ном (Osborn, 1919) и носит название коэффициента эффективности белка (КЭБ). Для сравнения при определении показателя используют контрольную группу животных со стандартным Рис. 2.7. Бочка Либиха
Рис. 2.7. Бочка Либиха
41
белком - казеином, в количестве, обеспечивающем в рационе 10% белка. В опытах на крысах эффективность казеинового белка равна 2,5. Каждый из методов имеет как преимущества, так и недостатки.
Животные и растительные белки заметно отличаются по биологической ценности. Аминокислотный состав животных белков близок к аминокислотному составу белков человека. Животные белки являются полноценными, тогда как растительные - из-за относительно низкого содержания в них лизина, триптофана, треонина и других по сравнению с мясом, молоком и яйцами - неполноценны. В табл. 2.2 приводится содержание незаменимых аминокислот, включая лимитирующие, в наиболее распространенных пищевых продуктах. С помощью этих данных можно ориентировочно составлять пищевой рацион, комбинируя белки различного происхождения в целях дополнения их по аминокислотному составу. Белки пшеницы, например, содержат недостаточное количество лизина (первая лимитирующая кислота) и треонина (вторая лимитирующая кислота), но эти аминокислоты в избытке присутствуют в казеине молока. С другой стороны, нехватка в казеине серосодержащих аминокислот компенсируется содержанием их в белках пшеницы. Важно помнить, что при избыточном потреблении животных белков в организм поступает повышенное количество насыщенных жирных кислот и холестерина. Поэтому целесообразнее составлять диету, содержащую достаточное количество растительного белка, но из разных его источников. Например, смесь кукурузы с фасолью обеспечит комплементарный состав белка и ликвидирует дефицит триптофана, лизина, метионина. Следует помнить, что сохранение нормального веса и работоспособности человека обеспечивается не только количеством и соотношением незаменимых аминокислот, но и содержанием общего азота. При его недостаточном количестве биологическая ценность белков понижается.
Наряду с аминокислотным составом биологическая ценность белков определяется и степенью их усвоения после переваривания. Степень переваривания, в свою очередь, зависит от структурных особенностей, активности ферментов, глубины гидролиза в желудочно-кишечном тракте и вида предварительной обработки белков в процессах приготовления пищи (тепловой, гидротермической, в поле СВЧ и т. д.). Так, белки кожи и кератин волос из-за фибриллярной структуры вообще не используются человеком, несмотря на их близкий аминокислотный состав к составу белков тела. Тепловая обработка, разваривание, протирание и измельчение ускоряют переваривание белка, особенно растительного, тогда как нагревание при очень высоких температурах (свыше 100°С) затрудняет его.
Животные белки имеют более высокую усвояемость, чем растительные. Из животных белков в кишечнике всасывается более 90% аминокислот, а из растительных - только 60-80%. В порядке убывания
42
Таблица 2.2. Биологическая ценность важнейших белоксодержащих продуктов питания и содержание в них незаменимых аминокислот (мг/100 г)
Пищевые продукты |
Белок, % |
Лимитирующие аминокислоты |
Иле |
Лей |
Лиз |
Мет |
Цис |
Фен |
Тир |
Три |
Тре |
Вал |
|
первая |
вторая |
||||||||||||
Молоко |
3,2 |
Мет 97 |
- |
189 |
283 |
261 |
83 |
26 |
175 |
184 |
50 |
153 |
191 |
Говядина |
21,6 |
Вал 92 |
- |
939 |
1624 |
1742 |
588 |
310 |
904 |
800 |
273 |
875 |
1148 |
Куры |
18,2 |
Иле 95 |
Вал 96 |
693 |
1412 |
1588 |
471 |
224 |
744 |
641 |
126 |
885 |
877 |
Рыба (треска) |
16 |
- |
- |
700 |
1300 |
1500 |
500 |
200 |
800 |
600 |
210 |
900 |
900 |
Яйцо (белок) |
11,1 |
- |
- |
628 |
917 |
683 |
413 |
277 |
673 |
397 |
169 |
483 |
735 |
Картофель |
2 |
Мет 68 |
Лей 90 |
86 |
128 |
135 |
26 |
97 |
98 |
90 |
28 |
97 |
122 |
Соя |
34,9 |
Мет 87 |
- |
1810 |
2670 |
2090 |
520 |
550 |
1610 |
1060 |
450 |
1390 |
2090 |
Мука пшеничная (высший сорт) |
10,3 |
Лиз 43 |
Тре 75 |
430 |
806 |
250 |
153 |
200 |
500 |
250 |
100 |
311 |
471 |
Мука ржаная (обойная) |
10,7 |
Лиз 61 |
Тре 74 |
400 |
690 |
360 |
150 |
210 |
600 |
290 |
130 |
320 |
520 |
Крупа рисовая |
7 |
Лиз 67 |
Тре 85 |
330 |
620 |
260 |
160 |
137 |
370 |
290 |
100 |
240 |
420 |
Крупа гречневая |
12,6 |
Лиз 76 |
Тре 79 |
460 |
745 |
530 |
320 |
330 |
592 |
430 |
180 |
400 |
590 |
43
скорости усвоения белков в желудочно-кишечном тракте пищевые продукты располагаются следующим образом: рыба > молочные продукты > мясо > > хлеб > крупы. Одной из причин более низкой усвояемости растительных белков является их взаимодействие с полисахаридами (целлюлозой, гемицеллюлозами), которые затрудняют доступ пищеварительных ферментов к полипептидам.
При недостатке в пище углеводов и жиров требования к белку (как носителю пищевой ценности) особенно возрастают, так как наряду с биологической ролью он начинает выполнять и энергетическую роль. С другой стороны, при избыточном содержании белков (на фоне необходимого количества основных энергетических компонентов) возникает опасность синтеза липидов и ожирения организма.
44
39 :: 40 :: 41 :: 42 :: 43 :: 44 :: Содержание
44 :: 45 :: 46 :: 47 :: 48 :: 49 :: 50 :: 51 :: 52 :: 53 :: 54 :: 55 :: Содержание