Аминокислотный состав и биологическая ценность белков

10.05.2015

Питательная ценность белка определяется двумя факторами: 1) его переваримостью, которая зависит от физико-химических свойств белка, степени подготовки продукта для скармливания и т. д., и 2) биологической ценностью, т. е. соответствием аминокислотного состава белка аминокислотному составу тех белков, на построение которых он используется в организме человека или животных. Иными словами, под биологической ценностью понимается степень использования всосавшихся аминокислот. Таким образом, термин «биологическая ценность» имеет специфическое значение, в то время как термин «питательная ценность» имеет более широкое значение.
Биологическая ценность белков может определяться либо в опытах по их скармливанию животным, либо путем определения аминокислотного состава белков. Недостатком первого способа является, во-первых, трудоемкость, а во-вторых, тот факт, что при скармливании одновременно нескольких белков аминокислотная недостаточность одного из них может быть компенсирована другим и, следовательно, нельзя предугадать биологическую ценность белков в разных их сочетаниях без знания аминокислотного состава продуктов. Белок состоит, как известно, из 20 аминокислот. Некоторые из них относятся к так называемым незаменимым аминокислотам, поскольку они не могут синтезироваться в организме животных и человека. Для человека незаменимыми являются восемь аминокислот: лизин, триптофан, метионин, фенилаланин, валин, треонин, изолейцин и лейцин; для некоторых животных незаменимы также аргинин и гистидин.
Содержанием незаменимых аминокислот в основном и определяется биологическая ценность белков. Главное назначение пищевого белка состоит в том, чтобы обеспечить организм аминокислотами, необходимыми для синтеза тканевых белков и других обменных функций.
Недостаток в корме какой-либо одной из, незаменимых аминокислот ограничивает использование всех остальных. Результатом этого является снижение продуктивности животных, а также перерасход кормов на единицу продукции и, следовательно, повышение стоимости продуктов животноводства. Несбалансированность незаменимых аминокислот в белках — одна из главных причин низкой эффективности использования кормов.
Таким образом, ценность продукта, в частности зерна злаковых растений как источника белка, определяется количеством суммарного белка в зерне и содержанием незаменимых аминокислот, как связанных в этом белке, так и свободных.
Для оценки, питательной ценности зерна как источника белка правильнее определять, как это подчеркивают М.И. Княгиничев и В.Л. Кретович, аминокислотный состав суммарного белка зерна, а не отдельных белковых фракций.
Однако большинство имеющихся в литературе сведений относится к аминокислотному составу отдельных белковых фракций зерна.
В табл. 4 приведены данные различных авторов об аминокислотном составе белков зерна злаковых растений.

Аминокислотный состав и биологическая ценность белков

Несмотря на то что определение аминокислот проводилось различными методами на разных сортах, из данных, приведенных в табл. 4, вполне отчетливо видны различия в аминокислотном составе отдельных белков. Для спирторастворимых белков — проламинов характерно высокое содержание глютаминовой кислоты и пролина и очень низкое — лизина, триптофана и гликокола. Спирторастворимый белок зерна кукурузы — зеин, количество которого в зерне составляет от 1/3 до 1/2 всего содержания белка, не содержит лизина и имеет ничтожное количество триптофана и поэтому является биологически неполноценным белком. Неполноценность зеина показали еще Осборн и Мендель. По их данным, животные на рационе, содержащем зеин как единственный источник белка, быстро теряли вес. Ho при добавлении в рацион лизина и триптофана нормальный вес животных восстанавливался. Другие белки кукурузного зерна содержат все незаменимые аминокислоты, по содержание лизина и триптофана в них низкое.
В свою очередь проламины зерна отдельных культур различаются между собой по содержанию некоторых аминокислот. Так, авенин овса по сравнению с другими проламинами содержит больше лизина и аргинина, но меньше глютаминовой кислоты и пролина. Глютелины значительно отличаются от проламинов более высоким, содержанием лизина и триптофана, а также аланина, тирозина и аргинина и более низким содержанием пролина и глютаминовой кислоты. Глютелин овса, по данным, приведенным А.В. Благовещенским, отличается от глютелинов других культур большим количеством лизина — 5,45 % и аргинина — 15,3%; гистидина в нем 3,4%, цистина — 1,99%.
В альбуминах и глобулинах зерна, особенно пшеницы, так же как и в глютелинах, больше незаменимых аминокислот, в частности лизина и триптофана, чем в проламинах. Ho так как количество альбуминов и глобулинов в целом зерне незначительно (у пшеницы около 10%, а у кукурузы — около 20% от суммарного белка), то и содержание лизина и триптофана в процентах от общего белка зерна невелико. Альбумины зерна пшеницы содержат больше лизина, триптофана и некоторых других аминокислот, чем альбумины зерна кукурузы.
После извлечения из муки растворимых в различных растворителях простых белков в ней остается какое-то количество нерастворимых белков. Эти остаточные белки, по-видимому, представляют собой в основном структурные белки цитоплазмы и ядра. Данных по аминокислотному составу остаточных белков зерна очень немного. П.А. Цуркан и В.Г. Конарев с сотр. показали, что белки этой фракции из семян кукурузы имеют полный набор незаменимых аминокислот, но содержание лизина и триптофана в них низкое. Было установлено также, что содержание аминокислот в остаточных белках, извлеченных из различных частей зерна, неодинаково. В частности, белки кожуры зерна отличались повышенным содержанием аспарагиновой и глютаминовой кислот. Между кукурузой и сорго не было разницы в качественном составе аминокислот остаточных белков зерна. Остаточные белки семян мака, по данным В.П. Холодовой, имели пониженное содержание глютаминовой кислоты по сравнению с альбуминами, глобулинами и глютелинами. В.Г. Клименко и Н.П. Пономарева предполагают, что азот нерастворимого остатка, или, как они его называют, азот стромы, представляет собой азот низкомолекулярных соединений, прочно связанный с углеводами различной структуры, и что этот азот в пищевом и кормовом отношении представляет малую ценность.
Для характеристики биологической ценности белка зерна, как уже отмечалось, целесообразнее определять содержание аминокислот в суммарном белке зерна, а не в отдельных белковых фракциях. Д.X. Bан-Итн и др. при помощи автоматического аминокислотного анализатора провели широкие исследования содержания аминокислот (свободных и входящих в состав белков) в семенах 200 видов растений. Было показано, что семена однодольных растений имеют более высокое содержание метионина и аланина, а семена двудольных — больше лизина и глицина. Семена злаковых растений содержат относительно большее количество метионина, лейцина, фенилаланина, аланина и глютаминовой кислоты и мало лизина, аргинина, глицина, аспарагиновой кислоты. Семена бобовых имеют относительно низкое содержание метионина, глицина и валина. Семена сложноцветных имеют относительно высокое содержание метионина и глютаминовой кислоты и низкое — лизина; семена крестоцветных — относительно высокое содержание треонина и пролина и низкое — аргинина и аспарагиновой кислоты.
Аминокислотный состав и биологическая ценность белков

В табл. 5 приведены данные по содержанию незаменимых аминокислот в зерне важнейших злаковых культур. В этой же таблице указан аминокислотный состав белков цельного молока и говядины, которые, по мнению И.И. Ленарского и Е.Г. Пайер, можно принять за эталон биологической ценности белка, так как нормы потребности животных в незаменимых аминокислотах, определенные экспериментально, довольно близки к аминокислотному составу этих белков.
Как видно из данных табл. 5, суммарный белок зерна кукурузы по сравнению с другими злаковыми культурами имеет самое низкое содержание двух важнейших незаменимых аминокислот — лизина и триптофана и вследствие этого — более низкую биологическую ценность.
При сравнении аминокислотного состава белка пшеницы и ржи видно, что зерно ржи содержит почти в 1,5 раза больше лизина. В овсе и рисе лизина меньше, чем во ржи, но больше, чем в пшенице и кукурузе. Триптофана в зерне овса и риса больше, чем в зерне других рассматриваемых злаковых культур.
В балансовых опытах, проведенных на людях, было показано, что в белках зерна кукурузы первой лимитирующей аминокислотой является лизин, второй — триптофан и третьей — изолейцин. В опытах с крысами было установлено, что первой и второй лимитирующими аминокислотами в кукурузной муке являются лизин и триптофан, следующими лимитирующими аминокислотами — треонин, изолейцин, метионин и валин.
В зерне пшеницы лизин также является лимитирующей аминокислотой, что было показано в опытах с крысами и взрослыми людьми.
Белки семян бобовых растений (соя, горох, люпин, кормовые бобы) по сравнению со злаковыми имеют более высокую биологическую ценность. Содержание лизина в них примерно в два раза выше, чем у злаковых; в белках бобовых также больше триптофана и треонина, но меньше метионина (почти в три раза) и фенилаланина. Три незаменимые аминокислоты — метионин, лизин и валин — в белках семян важнейших бобовых культур являются лимитирующими аминокислотами, по их содержанию белки семян бобовых следует считать несбалансированными. По данным индийских исследователей, лимитирующими аминокислотами бобовых являются метионин, цистин и триптофан.
В последней графе табл. 5 приведены данные Р. Блока и Д. Боллинга об оптимальной суточной потребности человека в незаменимых аминокислотах. Следует отметить, что Брохульт и Сандегрен указывают на более низкие суточные нормы незаменимых аминокислот: лизин — 1,6 г, триптофан — 0,5 г и т. д.
Имея данные о суточной потребности человека (или животных) в незаменимых аминокислотах, а также данные об их содержании и содержании общего белка в семенах растений, нетрудно путем сравнения оценить питательную ценность различных семян (как источника белка).
Аминокислотный состав белков целого зерна и отдельных его частой (эндосперма и зародыша) сильно различается, что видно из данных табл. 6.
Белки зародышей зерна пшеницы и кукурузы значительно больше содержат незаменимых аминокислот — лизина, аргинина, треонина и других (а зерно кукурузы, кроме того, триптофана), чем белки эндосперма. Поэтому белки зародышей имеют более высокую питательную ценность, чем белки целого зерна. Так, по данным Митчелла и Бидлеса, биологическая ценность белков зародыша кукурузы примерно такая же, как и животного белка, что было показано в опытах по кормлению животных и путем сравнения аминокислотного состава.
Аминокислотный состав и биологическая ценность белков

Белок алейронового слоя по содержанию аминокислот также значительно отличается от белка эндосперма. Стивенс и др. установили, что белок алейроновых клеток зерна пшеницы по сравнению с изолированным белком эндосперма имеет в два-три раза большее содержание основных аминокислот — аргинина, гистидина и лизина, а также аспарагиновой кислоты и резко пониженное содержание глютаминовой кислоты и пролина. По количеству аминокислот белок алейронового слоя напоминает белок зародыша. В процессе получения муки алейроновый слой, как и зародыш, попадает но фракцию отрубей. Поэтому, чем лучше очищена мука, тем меньше в пей биологически ценных белков.
Помимо белков в зерне злаковых растений имеются органические азотистые вещества небелкового характера, которые состоят главным образом из свободных аминокислот, в том числе незаменимых, а также амидов, пептидов и некоторых других веществ. Основная часть небелковых азотистых веществ наравне с белками представляет питательную ценность. В зрелом зерне содержание небелкового азота невелико. Так, в зерне кукурузы, по нашим данным, количество небелкового азота составляет около 5% от общего азота целого зерна или около 0,1% на сухой вес зерна. В зародышах содержание небелковых азотистых веществ значительно выше, чем в эндосперме. По данным Е.В. Колобковой, в зародышах кукурузы сорта Подмосковная небелкового азота было около 20% от общего азота зародыша, в эндосперме — только около 3% от общего азота эндосперма.
Для зерна пшеницы М.И. Княгиничев приводит следующие цифры содержания небелкового азота (в % от сухого вещества): в целом зерне — 0,10, в зародышах — 0,53; в отрубях (главным образом алейроновая ткань и оболочка) — 0,19; в эндосперме — 0,03. Максимальное содержание небелкового азота, как видно из этих цифр, было в зародыше и алейроновом слое.
Кроме аминокислот и амидов в состав небелковых азотистых веществ входят нуклеиновые кислоты, играющие огромную роль в синтезе белка, а также глютатион, влияющий на хлебопекарную способность пшеничной муки. Однако содержание этих веществ незначительно.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: