Цель работы:
Определить полноценность белков и биологическую эффективность липидов продуктов питания
Задачи:
1. Рассчитать:
- аминокислотный скор белков продукта (выявить наличие/отсутствие лимитирующих аминокислот);
- коэффициент различия аминокислотного скора;
- биологическую ценность белка;
- коэффициент утилитарности незаменимой аминокислоты;
- коэффициент утилитарности аминокислотного состава белка;
- показатель сопоставимой избыточности.
2. Рассчитать биологическую эффективность липидов продуктов питания.
3. Сделать вывод о полноценности белков и биологической эффективности липидов продуктов питания
Общие методические указания
1. Для выполнения практической работы студент получает от преподавателя индивидуальное задание, включающее сведения об аминокислотном и жирнокислотном составах продукта питания (приложение 2.1.).
2. Используя формулы, приведенные в разделе «теоретические сведения», обучающийся производит расчеты аминокислотного скора, коэффициента различия аминокислотного скора, биологической ценности белка, коэффициента утилитарности аминокислотного состава белка, сбалансированность состава незаменимых аминокислот, а также коэффициента биологической эффективности липидов продукта.
3. На основании проведенных расчетов делается вывод о полноценности белков и биологической эффективности липидов продуктов питания.
4. Работа оформляется с использованием персонального компьютера и распечатывается на принтере (листы формата А4, шрифт Times New Roman, размер 14, межстрочный интервал одинарный, поля: левое – 2,5;верхнее, нижнее, правое – 1,5). Допускается написание контрольной работы разборчивым почерком темными чернилами в тетради с полями.
|
|
Теоретические сведения
В соответствии с современной классификацией, биологические активные вещества, содержащиеся в продуктах питания, принято разделять на три группы: нутрицевтики, парафармацевтики и пробиотики.
Нутрицевтики представляют собой эссенциальные нутриенты - природные ингредиенты пищи: отдельные аминокислоты; полиненасыщенные жирные кислоты ω-3 и другие ПНЖК; витамины или их близкие предшественники (например, β-каротин и другие каротиноиды); некоторые минеральные вещества и микроэлементы (кальций, железо, селен, цинк, йод, фтор); некоторые моно- и дисахариды; пищевые волокна (целлюлоза, пектины и т.п.).
Парафармацевтики, как правило, являются минорными компонентами пищи — это органические кислоты, биофлавоноиды, кофеин, биогенные, амины, регуляторные ди- и олигопептиды, некоторые олигосахариды и многие другие так называемые натурпродукты.
Пробиотики (эубиотики) представляют собой живые микроорганизмы или продуцируемые ими продукты, которые благотворно воздействуют на организм человека и животного, в большей степени путем оздоровления желудочно-кишечного тракта (ЖКТ).
В данной работе будет рассмотрена роль незаменимых аминокислот и ПНЖК в питании.
Снабжение организма человека необходимым количеством аминокислот – основная функция пищевого белка. При этом 9 аминокислот (валин, гистидин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан, фенилаланин) не могут синтезироваться в организме человека и должны поступать только в составе продуктов питания. Их называют незаменимыми или эссенциальными. Две аминокислоты (цистин и тирозин) являются условно заменимыми, они в организме человека образуются из незаменимых аминокислот (метионина и фенилаланина соответственно) при достаточном поступлении последних с пищей. Для детского организма незаменимыми являются 10 аминокислот. К перечисленным девяти добавляется аргинин.
|
|
В состав белков живых входит 20 α-аминокислот. Для различных белков характерно определенное соотношение и последовательность расположения отдельных аминокислот. При этом важно не только достаточное количество каждой из незаменимых аминокислот, в белках пищи, но и их соотношение, которое должно быть максимально приближенно к составу аминокислот в белках организма человека. Нарушение сбалансированности аминокислотного состава пищевого белка приводит к нарушению синтеза собственных белков, сдвигая динамическое равновесие белкового анаболизма и катаболизма в сторону преобладания распада собственных белков организма, в том числе белков- ферментов.
Недостаток той или иной незаменимой аминокислоты лимитирует использование других аминокислот в процессе биосинтеза белка. Например, в составе тканевого белка валин, аргинин и триптофан содержатся в равных количествах (1:1:1), но если в пищевом рационе их соотношение составляет 1:1:0,5, то усвоение всех указанных аминокислот происходит по аминокислоте, содержащейся в минимальном количестве. Следствием этого является неполноценный синтез тканевого белка, а неусвоенные аминокислоты при накоплении в крови в повышенных дозах могут оказать токсическое действие.
|
|
Кроме своей главной функции – участие в биосинтезе тканевых белков, в том числе ферментов – незаменимые аминокислоты выполняют еще и свои сугубо специфические функции. Так, лизин и гистидин связаны с процессом кроветворения, лейцин и изолейцин необходимы для нормальной работы щитовидной железы, фенилаланин – щитовидной железы и надпочечников, метионин оказывает влияние на обмен липидов, обеспечивает антитоксичную функцию печени и играет большую роль в деятельности нервной системы.
Полноценность пищевого белка по аминокислотному составу может быть оценена при сравнении его с аминокислотным составом «идеального белка». Для взрослого человека в качестве «идеального белка» применяют аминокислотную шкалу Продовольственного комитета Всемирной организации здравоохранения (ФАО/ВОЗ, табл. 1).
Таблица 1.
Аминокислотная шкала ФАО/ВОЗ (в мг на 1 г белка):
| Незаменимая аминокислота | Содержание в «идеальном белке», мг/г белка | |
| до 2007 г. | в настоящее время | |
| Валин | ||
| Изолейцин | ||
| Лейцин | ||
| Лизин | ||
| Метионин + цистин | 16+6=22 | |
| Треонин | ||
| Триптофан | ||
| Фенилаланин + тирозин | ||
| Гистидин | - |
Так называемая «шкала ФАО/ВОЗ» содержит минимальные требования к биологической ценности белка, способного удовлетворять потребность в незаменимых аминокислотах у взрослых людей при минимальном уровне требований к качеству жизни. Для оценки биологической ценности белка в продуктах детского питания эта шкала не удовлетворительна – диктуемые ею требования слишком занижены, и при оценке по этой шкале биологической ценности почти любого белка будет 100% (за исключением некоторых заведомо неполноценных соединительнотканных и растительных белков).
Для оценки биологической ценности пищевого белка его аминокислотный состав сравнивают с аминокислотным составом идеального белка путем определения аминокислотного скора (АКС).
Аминокислотный скор i-незаменимой аминокислоты (%) – это отношение ее количества в 1 г (или 100 г) исследуемого белка к количеству этой аминокислоты в 1 г (или 100 г) «идеального (эталонного) белка». Аминокислотный скор каждой незаменимой аминокислоты в идеальном белке принимают за 100 %, а в исследуемом белке - определяют процент соответствия по формуле:
где:
АКС - аминокислотный скор аминокислоты, %;
Аи - содержание аминокислоты в 1 г испытуемого белка, мг;
Aш - содержание этой же аминокислоты в 1 г белка по аминокислотной шкале, мг.
Питание является полноценным по белку, если аминокислотный скор каждой незаменимой аминокислоты равен 100 %. Если АКС аминокислоты меньше 100 %, то она называется лимитирующей. При наличии в белке нескольких лимитирующих аминокислот определяется главная лимитирующая аминокислота – скор которой минимален. Белок, содержащий лимитирующие аминокислоты называется неполноценным (оссеин, коллаген и др.). Полнота усвоения белка в первую очередь зависит от его АКС.
Если скор какой-либо аминокислоты больше 100 %, питание считается избыточным. Избыток аминокислот организм переносит гораздо хуже, чем других пищевых веществ. Коэффициент различия аминокислотного скора (КРАС, %) показывает среднюю величину избытка аминокислотного скора незаменимых аминокислот по сравнению с наименьшим уровнем скора какой-либо незаменимой аминокислоты:
где: n – количество незаменимых аминокислот;
DPACi – различие аминокислотного скора аминокислоты:
DPACi = Ci + Cmin.
Где: Ci – избыток скора аминокислоты, %;
Cmin – минимальный из скоров незаменимых аминокислот исследуемого белка по отношению к эталону, %.
Биологическую ценность (БЦ) пищевого белка (%) определяют по формуле
БЦ = 100 – КРАС.
В пищевых продуктах количество незаменимых аминокислот может быть существенно больше или меньше их количества в эталоне ФАО/ВОЗ. Однако в любом случае возможность их утилизации организмом предопределена минимальным скором какой-то одной из незаменимых аминокислот. Для оценки сбалансированности незаменимых аминокислот по отношению к эталонному белку рассчитывается коэффициент утилитарности Kj:
где CJ – скор j-незаменимой аминокислоты по отношению к физиологически необходимой норме (эталону), %;
где: Aj – содержание j-й незаменимой аминокислоты в продукте, мг/г белка;
Аэj – содержание j-й незаменимой аминокислоты, соответствующее физиологически необходимой норме (эталону), мг/г белка.
Коэффициент утилитарности j-незаменимой аминокислоты используется для расчета коэффициента утилитарности аминокислотного состава (U), который является численной характеристикой, отражающей сбалансированность незаменимых аминокислот по отношению к эталону:
Общее количество незаменимых аминокислот в белке исследуемого продукта, которое из-за несбалансированности по отношению к эталону не может быть утилизировано организмом, служит для оценки сбалансированности состава незаменимых аминокислот по показателю сопоставимой избыточности (σс):
где величина σn определяется по формуле:
Результаты расчетов оформить в виде таблицы №2.
Таблица 2
Показатели биологической ценности продуктов питания
| Продукт | Аминокислота | Содержание, г/100 г | АС, % | КРАС,% | БЦ, % | К | U | σc |
| Валин | ||||||||
| Гистидин | ||||||||
| Изолейцин | ||||||||
| Лейцин | ||||||||
| Лизин | ||||||||
| Метионин + цистин | ||||||||
| Треонин | ||||||||
| Триптофан | ||||||||
| Фенилаланин + тирозин |
Биологическая эффективность — показатель качества жировых компонентов пищевых продуктов, отражающий содержание в них полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК).
При ряде заболеваний основной причиной благоприятного действия рыбных жиров, подсолнечного масла и некоторых других продуктов является их уникальный жирно-кислотный состав, а именно значительное количество в жире ω–3 жирных кислот (особенно эйкозапентаеновой, докозагексаеновой, арахидоновой). Эти кислоты принимают участие в образовании эйкозаноидов – группы соединений, регулирующих многие важные физиологические функции организма (антиатеросклеротическое действие, тромболитическое, противовоспалительное, повышение эластичности и снижение проницаемости стенки сосудов, участие в процессах запоминания и др.).
Коэффициент биологической эффективности липидов продуктов питания определяется как отношение суммарного количества ПНЖК к общему количеству насыщенных жирных кислот.
где:
БЭ – коэффициент биологической эффективности, доли ед.;
Σ ПНЖК – суммарное содержание полиненасыщенных жирных кислот в липидах, %;
Σ НЖК – суммарное содержание насыщенных жирных кислот в липидах, %.
Для обеспечения полноценного питания в пище здорового человека соотношение ПНЖК к НЖК (коэффициент биологической эффективности) должно составлять не менее 0,3.
Рекомендуемая литература:
1. Биотехнология мяса и мясопродуктов: курс лекций: учеб. пособие для вузов / И. А. Рогов [и др.]. - Москва: ДеЛи принт, 2009. - 293,
2. Химия пищи: учебник для вузов. В 2 кн. Кн. 1. Белки: структура, функции, роль в питании / И. А. Рогов, Л. В. Антипова, Н. И. Дунченко и др. - Москва: Колос, 2000. - 384 с.
3. Технохимические свойства промысловых рыб Северной Атлантики и прилегающих морей Северного Ледовитого океана / Л.Л. Константинова, Ю.Ф. Двинин и др. – Мурманск, ПИНРО, 1997. – 183 с.
4. Химический состав и биохимические свойства гидробионтов прибрежной зоны Баренцева и Белого морей / Лебская Т.К., Двинин Ю.Ф. и др. – Мурманск, ПИНРО, 1998. – 150 с.
5. Химический состав пищевых продуктов. Кн. 2: Справочные таблицы содержания аминокислот, жирных кислот, витаминов, макро- и микроэлементов, органических кислот и углеводов / Под ред. проф., д-ра техн. наук И.М. Скурихина и проф., д-ра мед. наук М.Н. Волгарева. – 2-е изд., перераб. И доп. – М.: Агропромиздат,!987. – 360 с.
Вопросы для самоконтроля:
1. Как классифицируются БАВ?
2. К какой группе БАВ относятся незаменимые аминокислоты и ПНЖК?
3. Какой белок называется полноценным?
4. Какие аминокислоты называются незаменимыми?
5. Какое количество аминокислот входит в состав белков животных, сколько из них считается незаменимыми для взрослого человека?
6. Перечислите аминокислоты незаменимые для организма взрослого человека.
7. Что называется аминокислотным скором?
8. Какие аминокислоты называются лимитирующими?
9. Какая аминокислота называется главной лимитирующей?
10. Какой белок называется «идеальным»?
11. С какой целью рассчитывается коэффициент различия аминокислотного скора?
12. Как рассчитывается биологическая ценность белка продукта?
13. Что подразумевается под коэффициентом утилитаронсти аминокислотного состава белка?
14. Что обозначает показателю сопоставимой избыточности?
15. Как определяется биологическая эффективность липидов?
16. В каком случае липиды продукта признаются биологически эффективными?
17. Какова роль ПНЖК в организме человека?
Приложение 2.1.
Таблица 2.1.
Содержание аминокислот в продуктах, мг на 100 г продукта
| Показатели | Объекты исследования | |||||||||||||
| Гречиха | Рис | Кукуруза | Мука пшеничная первого сорта | Масло сливочное несоленое | Молоко коровье | Говядина 1 категории | Колбаса сырокопченая «Брауншкейгская» | Тушка куры 1 категории | Яйцо куриное целое | Орех грецкий | Творог жирный | Сыр российский твердый | Сельдь атлантическая | |
| Белок, % | 10,8 | 7,5 | 10,3 | 10,6 | 0,5 | 3,2 | 18,6 | 27,7 | 18,2 | 12,7 | 15,6 | 14,0 | 23,0 | 19,1 |
| Незаменимые аминокислоты: | ||||||||||||||
| - валин | ||||||||||||||
| - гистидин | ||||||||||||||
| - изолейцин | ||||||||||||||
| - лейцин | ||||||||||||||
| - лизин | ||||||||||||||
| - метионин | ||||||||||||||
| - треонин | ||||||||||||||
| - триптафан | ||||||||||||||
| - фенилаланин | ||||||||||||||
| Заменимые аминокислоты: | ||||||||||||||
| - аланин | ||||||||||||||
| - аргинин | ||||||||||||||
| - аспарагиновая кислота | ||||||||||||||
| - глицин | ||||||||||||||
| - глутаминовая кислота | ||||||||||||||
| - оксипролин | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | ||
| - пролин | ||||||||||||||
| - серин | ||||||||||||||
| - тирозин | ||||||||||||||
| - цистин | ||||||||||||||
| - цистеин | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
Таблица 2.2.
Содержание жирных кислот в продуктах, г на 100 г продукта
| Показатели | Объекты исследования | |||||||||||||
| Гречиха | Рис | Кукуруза | Мука пшеничная первого сорта | Масло сливочное несоленое | Молоко коровье | Говядина 1 категории | Колбаса сырокопченая «Брауншкейгская» | Тушка куры 1 категории | Яйцо куриное целое | Орех грецкий | Творог жирный | Сыр российский твердый | Сельдь атлантическая | |
| Номера заданий | ||||||||||||||
| Жирные кислоты: | ||||||||||||||
| Масляная (С4:0) | - | - | - | - | 3,74 | 0,11 | - | - | - | - | - | 0,70 | - | - |
| Капроновая (С6:0) | - | - | - | - | 0,83 | 0,08 | - | - | - | - | - | 0,40 | 0,10 | - |
| Каприловая (С8:0) | - | - | - | - | 0,72 | 0,04 | - | - | - | - | - | 0,21 | 0,39 | - |
| Каприновая (С10:0) | - | - | - | - | 1,89 | 0,09 | - | - | - | - | - | 0,46 | 1,26 | - |
| Лауриновая (С12:0) | - | - | - | - | 2,42 | 0,10 | - | - | сл. | - | 0,50 | 1,16 | - | |
| Миристиновая (С14:0) | 0,01 | 0,01 | 0,03 | сл. | 7,83 | 0,51 | 0,55 | 1,06 | 0,13 | 0,04 | 0,50 | 2,60 | 2,42 | 5,3 |
| Пентадекановая (С15:0) | - | - | - | - | - | - | 0,10 | 0,04 | 0,02 | 0,01 | - | 0,19 | 0,29 | 0,2 |
| Пальмитиновая (С16:0) | 0,61 | 0,35 | 0,49 | 0,16 | 24,61 | 0,64 | 4,18 | 11,09 | 3,17 | 2,05 | 4,40 | 3,18 | 6,19 | 12,4 |
| Маргариновая (С17:0) | - | - | - | - | - | 0,02 | 0,26 | 0,18 | 0,14 | 0,03 | - | 0,10 | 0,19 | 0,5 |
| Стеариновая (С18:0) | 0,04 | 0,04 | 0,03 | 0,01 | 7,52 | 0,35 | 2,03 | 3,64 | 0,92 | 0,88 | 1,30 | 1,76 | 3,38 | 2,4 |
| Арахиновая (С20:0) | 0,01 | 0,01 | - | сл. | - | 0,04 | - | - | 0.05 | 0,03 | - | 0,22 | 0,19 | 1,4 |
| Миристолеиновая (С14:1) | сл. | сл. | сл. | - | 0,84 | 0,05 | 0,25 | 0,31 | сл. | - | 0,25 | 0,39 | 0,7 | |
| Пентадеценовая (С15:1) | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 0,4 |
| Пальмитолеиновая (С16:1) | 0,02 | 0,01 | 0,07 | 0,01 | 2,86 | 0,09 | 0,91 | 0,93 | 1,25 | 0,39 | 0,20 | 0,45 | 0,48 | 7,4 |
| Пептадеценовая (С17:1) | - | - | - | - | - | - | - | - | 0,05 | 0,01 | - | - | - | 0,3 |
| Олеиновая (С18:1) | 1,07 | 0,95 | 1,01 | 0,12 | 22,73 | 0,78 | 6,26 | 18,60 | 7,16 | 4,09 | 11,0 | 3,90 | 6,77 | 15,0 |
| Гадолеиновая (С20:1) | 0,03 | - | 0,03 | сл. | - | - | - | - | 0,13 | 0,04 | 1,10 | 0,04 | - | 13,9 |
| Эруковая (С22:1) | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 2,40 | - | - | 20,5 |
| Линолевая (С18:2) | 1,05 | 0,89 | 2,24 | 0,53 | 0,84 | 0,09 | 0,40 | 3,44 | 2,96 | 1,10 | 33,30 | 0,43 | 0,68 | 1,4 |
| Линоленовая (С18:3) | 0,05 | 0,04 | 0,10 | 0,03 | 0,07 | 0,03 | 0,14 | 0,51 | 0,17 | 0,06 | 7,10 | 0,15 | - | 0,7 |
| Арахидоновая (С20:4) | - | - | - | - | - | 0,09 | 0,02 | 0,22 | 0,04 | 0,10 | - | 0,45 | - | 2,4 |
| Эйкозадиеновая (C20:2) | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 0,3 |
| Эйкозатриеновая (C20:3) | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 0,4 |
| Эйкозапентаеновая (С22:5) | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 7,2 |
| Докозапентаеновая (С22:5) | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 1,8 |
| Докозагексаеновая (С22:6) | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 5,4 |
Практическая работа № 3