Методы определения биологической ценности белков

Нужно отметить, что химическая оценка биологической ценности белков пассивна, поскольку отражает лишь потенциальную возможность белка в удовлетворении потребностей человека и животных. Конечный же результат зависит от особенностей структуры белка и атакуемости его со стороны пищеварительных протеиназ (пепсин, химотрипсин, трипсин и др.).

Биологическая доступность белковых веществ, характеризуется способностью расщепляться под действием пищеварительных ферментов на отдельные фрагменты (аминокислоты и пептиды), которые проникают через стенку кишечника и ассимилируются организмом. Биоактивность характеризует способность продукта стимулировать процессы внутреннего обмена веществ, секреторную функциональность. Биологическая доступность белка и степень его усвоения зависит от многих факторов. В частности, она обусловлена природой белка и его структурой, например, белки соединительной ткани расщепляются хуже, чем мышечные; нативные — хуже, чем денатурированные. Изменение физической структуры мяса (степени дисперсности за счет измельчения) и биохимической структуры белка (денатурация) повышают доступность компонентов действию пищеварительных ферментов. Образование надмолекулярных белковых структур в результате взаимодействия белковых частиц друг с другом или с молекулами некоторых других веществ понижает их биологическую доступность.

Также необходимо учитывать скорости переваривания белков отдельными ферментами желудочно-кишечного тракта. Определение степени расщепления и усвояемости белкового компонента мяса, как правило, производят двумя путями: в опытах in vivo и in vitro. В опытах in vitro в системах «пепсин-трипсин» либо с использованием реснитчатой инфузории Tetrachymena periformis моделируется процесс переваривания белков в желудочно-кишечном тракте. Однако, получить достоверное представление о биологической ценности белкового компонента и продукта можно лишь на основе опытов на животных и наблюдений за человеком, определяя степень фактической утилизации пищевых веществ в организме в процессе обмена веществ по характеру адсорбции белка и изменений росто-весовых показателей. На практике используют: коэффициент эффективности белка (КЭБ), биологическую ценность (БЦ), истинную перевариваемость (ИП) и коэффициент чистого использования белка (КИБ).

ИП характеризует главным образом способность белка распадаться под действием протеолитических ферментов пищеварительного тракта и всасываться через слизистую кишечника;

БЦ учитывает ту часть азота, которая фактически используется; она зависит преимущественно от сбалансированности изучаемых белков по аминокислотному составу и от одновременности введения этих метаболитов в кровеносную систему;

КИБ — отношение связанного азота к азоту, поглощенному с пищей; т. е. суммарная оценка, принимаемая в расчет при оценке биологической ценности и перевариваемости.

Биологические методы базируются на принципе азотного баланса в процессе жизнедеятельности организма. Поступивший в организм азот расходуется по двум направлениям после всасывания в пищеварительном тракте и поступает в кровеносную систему (перевариваемый азот) и выбрасывается с фекалиями. Перевариваемый азот удерживается организмом или катаболизируется (используется как источник энергии) и выделяется с мочой. Наконец, постоянное новообразование белков в организме из имеющихся происходит с потерей азота. Исходя из азотных фракций, можно установить различные соотношения, позволяющие характеризовать превращения белков в организме.

Различия в усвояемости влияют на утилизацию белков, в связи, с чем вводят поправки на усвояемость при пересчете потребности в эталонных белках в соответственные безопасные уровни потребления обычных смесей пищевых белков. Поскольку оценки безопасных уровней потребления основаны на данных, полученных при использовании белков молока, яиц, мяса и рыбы, усвояемость других белков выражают в сопоставлении с усвояемостью белков вышеперечисленных продуктов.

Для определения усвояемости белка измеряют содержание азота в пище и кале в опытах in vivo. Предполагаемая усвояемость белка (азота) и истинная усвояемость белка (азота) рассчитываются в соответствии с формулами (1) и (2):

Предполагаемая усвояемость.

(%) = (I-F)*100/I; (1).

Истинная усвояемость.

(%) = [I-(F-Fk)*100]/I, (2).

где I — общее количество азота употребленной пищи; F — количество азота, выделяемого с калом, на фоне тест-диеты; Fk — количество азота, выделяемого с калом, на фоне безбелковой диеты. Представим некоторые данные величин усвояемости белков человеком из пищевых продуктов.

Величины усвояемости белков у человека.

Хотя биологические методы достаточно объективны, однако дороги в исполнении, требуют длительного времени и большого количества материалов для анализа. Химические методы, в связи с этим, имеют существенные преимущества. Наиболее известны подходы, основанные на определении аминокислотного состава, когда выделяют лимитирующие аминокислоты, а затем проводят сравнение со стандартным белком. При этом подсчитывают сумму лимитирующих аминокислот и выражают в процентах от суммы всех аминокислот, либо сравнивают соотношение незаменимых аминокислот с тем же показателем в идеальном белке.

В последнее время стали очень популярны ферментативные методы, поскольку позволяют искусственно создать условия, максимально приближенные к условиям живого организма. Например, перевариваемость белков in vitro широко используется в аналитической практике.

Более полное суждение о биологической ценности белков дает показатель так называемого аминокислотного скора. Для каждой из незаменимых аминокислот лимитирующей качество белка является та, показатель аминокислотного скора которой является наименьшим.