Полные и неполные белки.
В не столь далеком прошлом, белки часто классифицируются как полные, это означает, что все основные аминокислоты присутствовали, неполной означает, что один или несколько отсутствовали. Однако это оказывается упрощенно и неправильно. За исключением, таких белков как желатин и коллаген, все остальные пищевые белки содержат некоторое количество всех аминокислот, как заменимых так и не заменимых. В этом смысле все они являются "полными" белками.
Тем не менее, это не означает, что все пищевые белки эквивалентны. Различия в профиле аминокислот (наряду с другими аспектами белка, такими как скорость переваривания) влияет насколько хорошо или плохо пищевой белок будет использоваться организмом для поддержания либо роста тканей
тела.
Вместо того, чтобы думать о терминах "полный" или "неполный", лучше остановится на более ценном качестве пищевых белков с точки зрения наличия предельных аминокислот. Это аминокислота определяется как та, которая находится в наименьшей доле от того, что требуется организму. Величина этой предельной
аминокислоты будет определять на сколько хорош белок для организма.
Типичным примером является зерно с низким (относительно потребностей человека) аминокислотой лизин, но с высоким содержанием метионина, в то время как фасоль (бобовые) с низким содержанием метионина и
высоким содержанием лизина. Таким образом, предельная аминокислота в зерне содержится в достаточном
количестве в бобовых, и наоборот.
Это вегетарианцам первой пришла в голову идея объединения белков (например, еду из красной фасоли и риса), чтобы получить "полноценный" белок.
Честно говоря, вопрос о лимитирующих аминокислот становится огромной проблемой, когда небольшое количество одного бедного качества белка потребляется; это распространено в странах третьего мира и дополнение отдельных аминокислот может сделать удивительные вещи, чтобы повысить качество белка и здоровья.
КНИГА О БЕЛКЕ, ЛАЙЛ МАКДОНАЛЬД, ЧАСТЬ 2.1: ПЕРЕВАРИВАНИЕ УСВАИВАНИЕ БЕЛКА.
Пищеварение в полости рта, желудка и тонкого кишечника.
Хотя механическое разрушение белковой пищи происходит при жевании, при этом фактического переваривания белков не происходит в полости рта. Белки попадают в желудок, где начинается пищеварение и распадается с помощью соляной кислоты и фермента пепсиногена.
Большая часть белка переваривается в тонком кишечнике, где белок распадается на все меньшие и меньшие аминокислоты с помощью различных белков ферментов (1). Вы можете представить себе эти ферменты как ножницы, которые режут длинные цепи белка на более мелкие цепочки.
В конце пищеварения ещё до поглощения, все белки должны быть разбиты до свободной формы аминокислот с некоторым количеством ди- и три-пептидов (2 и 3 аминокислотные цепи соответственно); дальнейшее разрушение и метаболизм будет происходить в отдельных клетках тонкого кишечника. Белковые цепи более чем в 3 аминокислоты длиной, как правило, не всасывается в значительной степени (2), хотя в крайне небольших количествах иногда будет время от времени «проскакивать» в кровоток.
Кишечник имеет целый ряд аминокислот перевозчиков, каждый из которых может транспортировать только конкретные аминокислоты (перевозчики часто несут более одной аминокислоты). Например, один транспортер (так называемый L транспортер) транспортирует лейцин, наряду с другими нейтральными аминокислотами. Другой (так называемые B транспортёр) транспортирует треонин с нейтральными аминокислотами. Информация о различных транспортерах не так важна практически для большей части.
Тем не менее, поскольку не может быть конкуренции между аминокислотами для транспорта, то можно предположить, что употребление очень большого количества одной аминокислоты может снизить потребление других аминокислот. Так это или нет на самом деле, является спорным моментом. Однако, из-за потенциальной для транспортера конкуренции, определенные добавки аминокислот часто приходится употреблять сами по себе, чтобы не создать конкуренции.
В любом случае, в то время как эти перевозчики транспортируют аминокислоты, есть также транспортеры для ди- и три- пептидов. Еще раз, цепи более 3 аминокислот, как правило, не транспортируется в кров в большом количестве, у здоровых людей, они должны быть разбиты на более мелкие цепи(3).
Кишечник настроен, чтобы предотвратить поглощение длинных цепочек аминокислот по следующей причине: при полном или частичном попадании белков в кровоток, тело начнёт иммунный ответ на этот белок. Это является одной из причин истинной пищевой аллергии и не является редкостью в определенных патологических условиях, когда повреждение кишечника позволяет большим белковым цепям попадать в кровоток.
Тема переваривания белков имеет некоторое отношение к определенным заявлениям, которые иногда делаются к добавкам для спортивного питания, как правило о том что их продукт содержит пептидные гормоны, такие как гормон роста (ГР) и инсулиноподобный фактор роста (IGF-1). В первую очередь ГР и IGF-1 это лекарственные препараты и очень дорогие. Они не могли легально находиться в питании и даже если бы они могли, то стоимость будет астрономической. Тем не менее заявления иногда делаются.
Однако глядя на процесс переваривания белков ясно, что любой орально принятый пептидный гормон не пройдёт через кишечник в любых значительных количествах, они просто слишком большие чтобы быть поглощенными. Скорее всего, они будут проходить пищеварение, как и любой другой протеин и будут разбиты на очень мелкие аминокислотные цепи (3 аминокислоты или меньше), как правило потеряют биологическую активность.
Тонкая кишка на самом деле переваривает довольно большую часть (30-50%) от съеденных аминокислот для белка и синтеза гормонов. Сумма сохранённых аминокислот будет определяется от общего количества белка тела, качество белка тела и наличие или отсутствие других питательных веществ (1). Различные аминокислоты сохраняются в разной степени, а например кишечник будет усваивать большинство глютамина для собственного использования.
Сохранение аминокислот в кишечнике, как полагают это «буфер» входящих питательных аминокислот(1), сохраняя их для последующего использования, когда пища недоступна (например между приемами пищи или в течение ночи). Это помогает предотвратить крупномасштабный увеличение в крови уровня аминокислот, которые стремятся содействовать повышению окисления аминокислот и производства карбамида (отхода) в печени. Некоторые белки (в частности молочная сыворотка и свободные формы аминокислот) обходят этот аспект абсорбции кишечника, что приводит к быстрому и значительному росту в крови уровня аминокислот (с сопутствующим увеличением окисления аминокислот в печени).
Небольшое количество белка не всасывается в тонком кишечнике и поступает в толстый кишечник, там используется для метаболизма бактерий, далее остаток выводится в стуле (1).
КНИГА О БЕЛКЕ, ЛАЙЛ МАКДОНАЛЬД, ЧАСТЬ 2.2: ПЕРЕВАРИВАНИЕ УСВАИВАНИЕ БЕЛКА.
Метаболизм печени.
После абсорбции, метаболизма и последующего разделения в тонком кишечнике, свободные формы аминокислот попадают в воротную вену на пути к печени. По достижении печени, аминокислоты метаболизируются в значительной степени, печень как полагают, контролирует уровень в организме аминокислот, регулируя метаболизм соответственно. Печень использует аминокислоты для ряда различных целей, включая синтез различных белков, некоторые из этих белков остаются в печени, в то время как некоторые из них попадают в кровь (2).
Первичная судьбы аминокислот в печени это катаболизм (распад) для последующего обмена веществ. За исключением ВСАА, которые метаболизируются главным образом в мышцах, ферменты для всех других аминокислот можно найти в высоких концентрациях в печени (4); более половины всех аминокислот, которые достигают печени могут быть усвоены (5).
Метаболизм в печени аминокислот происходит через два взаимосвязанных процесса: дезаминирования и переаминирования. Обе реакции начинают с удаления аминогруппы от аминокислот, в результате получается углеродный скелет (также называемый кето-кислотами) и аммоний (NH4 +), второй содержит азотный компонент аминокислот.
В случае дезаминирования, аммоний уходит в отходы в виде мочевины, а затем выводится с мочой. При переаминировании, одна аминокислота жертвует своей аминогруппой в другое соединение в результате чего происходит производство новой аминокислоты и кетокислоты.
Это так организм синтезирует заменимые аминокислот. Судьба в организме кетокислот образованых де-/переаминированием будет зависеть от метаболического состояния. Они могут быть использованы для производства энергии непосредственно в печени, они могут быть использованы для синтеза глюкозы, жирных кислот и кетонов (2).
Окисление и катаболизм аминокислот в печени это естественные и нормативные процессы. Естественные являются те, которые возникают в результате нормального функционирования организма и считаются постоянными, независимо от диеты или состояния организма.
Они не будут обсуждаться, поскольку они не могут быть затронуты диетами и тренировками. Нормативные потери это те, которые происходят с изменением диеты или тренировок (упражнение в первую очередь влияет на метаболизм аминокислот в мышцах). С точки зрения диеты, питание стимулирует окисление
аминокислот в печени, особенно когда аминокислоты превышают необходимое потребление (4); окисления индивидуальных аминокислот также было обнаружено, чтобы увеличить или уменьшить при увеличении и уменьшении потребления этих аминокислот соответственно (6-10).
Различные ферменты регулируют в ответ на изменение потребления. Исследование баланса азота часто обнаруживает что если белка в избытке от требуемого, то избыток просто окисляется в печени (11). Следует отметить, что хотя окисление аминокислот имеет негативный оттенок (например аминокислоты которые окисляется в печени не могут быть использованы для поддержки синтеза белка или восстановления), но есть и положительные моменты.
Увеличение окисления аминокислот, как полагают, играет роль в общем "анаболическом драйве" тела и может иметь преимущества в плане увеличения мышечной массы (12,13).
КНИГА О БЕЛКЕ, ЛАЙЛ МАКДОНАЛЬД, ЧАСТЬ 2.3: ПЕРЕВАРИВАНИЕ УСВАИВАНИЕ БЕЛКА.
Выброс в кровь.
После метаболизма в печени, аминокислоты попадают в кровоток, где они могут быть использованы другими тканями, такими как скелетные мышцы, сердечные, головного мозга и других органов. После катаболизма в печени на синтез белка идёт чуть менее 25% от общего количества аминокислот что попали в кровоток, большая часть из тех что идёт на синтез это ВСАА.
Даже тогда, когда аминокислоты доставляются непосредственно в кровь, 70-75% от общего объёма аминокислот поглощаются и используются внутренними органами (печени и кишечника), а остальные 25-30% поглощается и используется скелетными мышцами (14). Напротив, когда ВСАА поступают на прямую в кровь, то скелетные мышцы будут поглощать и использовать примерно 65-70% от общего объема (14). Хотя и другие ткани будут использовать их, BCAA являются "мышечным питанием" в самом прямом смысле.
Исследования показали, что повышение в плазме уровня аминокислот происходит от употребления соответственно достаточного количества незаменимых аминокислот, заменимые аминокислоты на это не влияют(15). Даже массивные потребления белка повышают концентрацию аминокислот в крови на небольшую величину в большинстве случаев. В одном из ранних исследований подопытным давали белка в пище 3гр/кг, с обычным набором аминокислот. Тем не менее концентрация в плазме аминокислот выросла только на 30% выше нормального уровня, а с большей концентрацией ВСАА произошло удвоение по сравнению с обычным уровнем (16).
Аминокислоты попадая в кровь смешиваются с аминокислотами из других тканей (например из мышц от распада белков) тем самым формируется "пул аминокислот", по существу это небольшой магазин свободных аминокислот, которые используются для поддержки белкового обмена. В то время как каждая отдельная ткань имеет свой пул свободных аминокислот, наряду с небольшим количеством свободных аминокислот в крови, но проще рассматривать все пулы аминокислот как единое целое.
В связи с этим, важно понимать, что любая аминокислота идентична любой другой того же типа аминокислоты в свободном пуле. В самом деле, если аминокислоту обозначить радиоактивно (так часто делается в исследовательских целях), то она ничем не будет отличаться от аминокислот в теле (17). Молекулы лейцина из молока так же, как молекулы лейцина из куска курицы, которые не могут быть выделены от молекулы лейцина, который был освобожден от скелетных мышц из-за распада белка.
Концептуально, свободный пул обеспечивает связь между пищевым белком и белком тела, смешивая их в пуле свободных аминокислот. Так аминокислоты поступающие в организм с пищей питают пул в одном направлении, с другого направления идут высвобождающиеся аминокислоты при распаде белка мышц.
Свободный пул аминокислот, является относительно небольшим, содержащим примерно 1% от общего белка организма. В среднем у 70 кг (154 фунтов) мужчины белка тела может составлять от 10 кг (22 фунтов) аминокислот, однако свободный пул по оценкам содержат лишь 100 граммов аминокислот, не включая таурин. Только 5 граммов аминокислоты на самом деле присутствует в крови. Если таурин включен, размер пула свободных аминокислот увеличивается до 130 граммов (18).
Тело кажется, поддерживает свободный пул аминокислот в жестких рамках(19) при измерении в различных условиях значения пула аминокислот очень близкие по количеству (20, 21). По словам Ферста (20) "Тот факт, что внутриклеточный патерн аминокислот повторяется у одного человека также как и других, то это предполагает что концентрация каждой отдельной аминокислоты в клетке точно регулирует биофизические и биохимические механизмы".
Однако, сильные изменения в свободном пуле аминокислот значительно по различным причинам обмена веществ, особенно белкового синтеза.
КНИГА О БЕЛКЕ, ЛАЙЛ МАКДОНАЛЬД, ЧАСТЬ 2.4: ПЕРЕВАРИВАНИЕ УСВАИВАНИЕ БЕЛКА.
Итог.
При попадании в желудок, пищевые белки проходят активный метаболизм до фактического попадания в кровоток, где он может быть использован тканями, такими как скелетные мышцы. Пищеварение происходит в некоторой степени в желудке, но основное пищеварение происходит в тонком кишечнике, в ходе этого процесса белок распадается на более мелкие цепочки аминокислот и свободные аминокислоты, ди-и три-пептиды сохраняются в кишечнике, используемые для белка и синтеза гормонов, это как полагают так же буфер организма от значительного увеличения в крови уровня аминокислот, которые могут окислиться. Сохранённая аминокислота может быть использована телом во время периодов когда нет приема пищи.
После выхода из кишечника, свободная аминокислота поступает в печень, где происходит метаболизм. В то время как большинство ВСАА избегают печени, более половины остальных аминокислот будут катаболизироваться в печени, либо выводится в виде отходов, либо использоваться для производства других веществ. Различные количества синтеза белков происходит в печени.
Оставшаяся часть аминокислот затем попадает в кровоток, где они входят в "свободный пул» для последующего использования в других тканях организма. В связи с большим метаболизмом аминокислот, вид пищевого белка незначительно определяет аминокислоты, которые будут впоследствии попадать в кровь для использования в скелетных мышцах или других тканях. Жесткое регулирование свободного пула аминокислот и большого метаболизма пищевых белков как в кишечнике и печени, профиль аминокислот имеет только небольшое отношение к аминокислотам попадающим в кровь.
В свободном пуле нет никакой разницы между молекулой лейцина из курицы и молекулой лейцина из сывороточного белка (или любого другого источника протеина). В этом смысле, если мы смотрим только на профиль аминокислот, то нет никакой разницы между 30 граммами белка из куриной грудки и 30 г из протеинового порошка с одинаковым содержанием аминокислот.
Однако, это не означает, что они будут действовать в организме как идентичные источники белка. Прежде всего есть различия в присутствии или в отсутствии других питательных веществ (углеводы, жиры, витамины, минералы). Могут быть различия с точки зрения эффективности и скорости переваривания белков между одним и другим.
Как оказалось эти различия в пищеварении (в первую очередь в скорости) могут значительно повлиять на то, как данный белок будет влиять на весь метаболизм организма.
КНИГА О БЕЛКЕ, ЛАЙЛ МАКДОНАЛЬД, ЧАСТЬ 2.5: ПЕРЕВАРИВАНИЕ УСВАИВАНИЕ БЕЛКА.
Эффективность усвоения белка.
Прежде чем перейти к теме скорости пищеварение, я хотел бы прояснить некоторое вопросы относительно усвоения белков. Иногда утверждается в печатной рекламе или статьях, что данный белок переваривается гораздо эффективней, чем другой. Речь идёт о том, что протеиновые коктейли (особенно приготовленные к употреблению или гидролизованные белки) усваиваются более эффективно, чем целые белки из пищи. Аналогично, вегетарианцы иногда утверждают, что растительные белки более эффективны, чем белки животного происхождения.
Таблица 1: Усвояемость белковой пищи в %
Яйцо 97
Молоко и сыр 97
Арахисовое масло 95
Мясо и рыба 94
пшеница 86
Овсянка 86
Соевые бобы 78
Рис 76
Для измерения эффективности переваривания белков, исследователи измеряют количество белка на входе и затем определяют сколько выходит (т.е. в дефекации). Так что, если 50 граммов белка съели и 10 граммов были найдены на выходе, это значит что пищевая эффективность 80% (40 граммов из 50 были усвоены). В таблице 1 приведены значения для усвоения белков для некоторых продуктов.
Источники животного белка усваивается с чрезвычайно высокой эффективностью в 95%, растительные белки гораздо хуже усваиваются. С точки зрения суточной потребности белка, увеличение общего потребления его на 10-20% может компенсировать низкую усвояемость источника растительного белка.
Нет четкой разницы между животным и растительным белком, нет просто никаких оснований полагать, что один высококачественный белок переваривается со значительно большей эффективностью, чем другой (22). На данный момент нет таких протеиновых порошков которые бы усваивались полностью, но давайте предположим, что данный продукт действительно смог достигнуть 100% эффективности (что маловероятно), это не более 3-5% улучшение по сравнению с яйцами, мясом, молочным белком или даже с протеиновым порошком у которого "всего лишь" 95-97% усвояемости.
С практической точки зрения, каждые 100 граммов белка 100% эффективности, дадут спортсмену всего лишь дополнительно еще 3-5 граммов белка в систему, которая кажется вряд ли существенно повлияет на рост или восстановление. Кроме того, спортсмен может просто съесть на 3-5% больше других (как правило, более дешевых) источников белка для компенсации предполагаемой разницы.
И хотя эти различия могут быть важны при низких уровнях потребления, но они вряд ли могут внести значительный вклад в потребление у спортсменов или рекомендованные в этой книге. Это еще более справедливо с учетом типов высококачественных белков потребляемых спортсменами.
Несмотря на отсутствие реальной разницы в эффективности пищеварения между высококачественными белками, это все еще не делает их одинаковыми. Как упоминалось выше, наличие или отсутствие других питательных веществ очевидно важно, состав аминокислот белков также может быть разным.