Биологична ценност на протеините

Какво е това биологична стойност (ценност) на протеините?

Това е показател, определящ степента на ефективност, с която организмът усвоява приетия от него белтък. Ефективността пък от своя страна се характеризира с два показателя: степен на задържане на протеина в организма и балансираност на съдържащите се в него незаменими аминокиселини. Досега няма изведени абсолютни количествени стойности за изразяване на биологичната стойност /БС/ на белтъците и затова за такава се използва сравнителна стойност, стандарт. В спортното хранене този еквивалент е яйчния белтък. Приемайки го за единица или 100%, учените го съотнасят към всеки друг познат хранителен белтък. От друга страна, установено е, че средното съдържание на азот в белтъците е 16%. Това е основна изходна точка за всички методи, които качествено и количествено определят белтъците. За оценка на БС се използват две основни групи методи - биологични и химични.

Биологични методи за оценка на белтъците

Тези методи се базират на използването на опитни животни или микроорганизми и се считат за най-точните.

Азотен баланс.
Основите по определянето му са поставени още с понятието "биологична ценност" (Biological Value, BV). Той се изразява със съотношението BV = B/A, където B е задържания в организма азот, а А - абсорбирания от храната чрез храносмилателната система азот.
Допълнителна характеристика на азотния баланс е - индексът "чиста азотна утилизация" (Net Protein Utilization, NPU). Той се изразява чрез съотношението на задържания азот (B), към общото количество азот в приетата храна (I), т.е. NPU= B/I.
Въведен е и друг показател за оценка на белтъците - степен на смилаемост (Digestibility, D), т.е. абсорбцията на разградения по храносмилателния път белтък. Степента на смилаемост се изразява със съотношението D = A/I, a от тук става ясно, че NPU = BV.D

За оценка на степента на задържане на азота в организма съществуват разработени различни методи, като един от тях се основава на изменението на масата на тялото при приемане на единица маса белтък. Това съотнасяне се нарича "Коефициент на белтъчна ефективност" (Protein Efficiency Ratio, PER). PER= (W-Wk )/P, където Р е количеството белтък, съдържащо се в приетата за 24 часа храна, а W и Wk е масата на животното, съответно в края и в началото на опита. Този метод е приет за стандарт в боди-билдинга, защото е прост и лесно приложим при бързо покачващите тегло професионални културисти. Искам да отбележа, че теглото на неизползващите стероиди билдери има по-нисък прираст за денонощие - тогава това изменение е много трудно измерваемо. Може ли да се твърди обаче, че PER на определен протеин е постоянна величина при всеки един организъм?
Това, което е важно да се отбележи е, че за получаване на стойностите PER за определен протеин изследванията се правят върху плъхове, следователно като цяло съотнася аминокиселинния състав на определения белтък към аминокиселинните потребности на плъховете, а не на хората. Има обаче важни разлики между амино-киселинните потребности на плъховете и хората. Например плъховете имат по-висока нужда от сяра-съдържащи амино-киселини за подпомагане на растежа отколкото нуждите на новородените и подрастващите деца. Разчитайки на амино-киселинните потребности на плъхове или използването на плъхове в проучвания за оценка на PER при хора може да доведе до:
- сравнително надценяване на качеството на определен протеин от животински произход като храна за хората и
- сравнително подценяване на качеството на поне някои растителни протеини като храна за хората. Така че, имайте това предвид, когато четете PER стойността върху опаковките!

Биохимични методи за оценка на белтъците

Основават се на оценка на количественото и качествено определяне на определни вещества (свободни аминокиселини например) в телесните течности, които са с изяснена зависимост с приетото количество протеин като храна.
За оценка на хранителните качества на протеините най-често се използва съотношението на незаменимите спрямо заменимите анминокиселини в кръвната плазма - това е т.нар. "плазмен аминокиселинен коефициент" (Plazma Amino Acid's - ratio, PAA-r =(B-A)/R, където B е концентрацията на определена аминокиселина в кръвната плазма след нахранване, А - концентрацията на същата аминокиселина, определена "на гладно" и R - потребностите на организма от тази аминокиселина /тази стойност се измерва предварително/.

Измерване посредством определяне на креатинина в урината.

Установено е, че количеството креатинин, отделено в урината за 24 часа е относително постоянна величина, зависеща от телесната маса. Измерването се прави чрез хидроксипролинов индекс (HP-index), който е съотношение на концентрацията на хидроксипролин и произведението от концентрацията на креатинина и масата на тялото в килограми.

Химични методи за оценка на белтъците

Като показател при химичните методи се използва съотношението в концентрацията в милиграми на определена аминокиселина между един грам от изследвания белтък и един грам от приетия за еталон белтък, умножено по сто. Това съотношение ще наричаме аминокиселинно число (или още химичен знак - score, SC). За еталон обаче не винаги се приема яйчния протеин. Често вместо него се използват казеин, овалбумин, смес яйчен-млечен, мускулни белтъци и др., което обаче води до неточности, защото те нямат постоянен аминокиселинен състав и се получават обърквания. Затова ФАО/СЗО приема (след дълги изследвания с резултат, както се вижда - относително временен) "идеален" белтък с точно определено аминокиселинно съдържание (1957г). През 1973г, обаче ФАО/СЗО коренно променя тези стойности. Тези резултати най-вероятно са опровергани от нови изследвания, с които ние уви не разполагаме, но дерзайте.
Скала на незаменимите аминокиселини по ФАО/СЗО и съдържанието им в някои пълноценни белтъци (милиграми аминокиселина в един грам белтък).

Аминокиселина "Идеален"белтък
ФАО/СЗО Яйчен белтък Казеин Млечен белтък Говеждо месо
1957г. 1973г.
Изолевцин 42 40 63 66 51 68
Левцин 48 70 88 101 77 90
Лизин 42 55 70 82 81 63
Фениланин
Тирозин 28 60 99 58 38 113
Метионин
Цистин 22 35 58 33 19 54
Треонин 28 40 51 45 67 50
Триптофан 14 10 15 15 33 17
Валин 42 50 68 74 59 74

Потребност от аминокиселини при човека

Нормалният, неспортуващият организъм се нуждае от 8 незаменими, есенциални аминокиселини /АК/: метионин, треонин, триптофан, левцин, изолевцин, лизин, фенилалвинин и валин. В младите или спортуващи тела, обаче, постоянно се среща недостиг на 2 иначе прооизводими от тялото АК - аргинин, глутамин (60% от аминокиселините в мускулния белтък са глутаминови) и хистадин. Това е така заради ускореният им растеж (мускули, кости, ставни връзки и др.), който изисква увеличен приток от аминокиселини. В случай на недостиг на една или повече АК, в зависимост от времетраенето на този период е възможно развиването на "кахексов синдром" (загуба на тегло, мускулно разграждане) - вследствие на хронично претрениране. При хронична липса на определена есенциална АК се наблюдава загуба на апетит, отпадналост, раздразнителност и отрицателни стойности в азотния баланс на организма, заради намаления прием на храна. Тук ще отбележа една интересна зависимост. За запазване на азотния баланс при човек, който консумира балансирана смес от аминокиселини е необходимо осигуряването на сравнително високо количество енергия. При клиничен опит е установено, че когато като източник на азот се използва балансирана смес (заменими и незаменими) АК, за поддържане на равновесието се изразходват 45,5 kcal на 1 kg. Ако вместо това се използва суров белтък, например казеин, азотното равновесие се запазва с 35 kcal на 1 kg разход. Този факт е обяснен с различната скорост на всмукване на аминокиселините в стомашно чревния тракт. Свободните АК се всмукват по-бързо от протеина заради необходимостта от протеолитично смилане на втория и поради вероятността от включване на допълнителни (още не напълно изяснени) регулаторни механизми, съпътстващи протеиновия синтез.

Аминокиселина Денонощна потребност от незаменими АК - mg/kg
Културисти Работещи тежък труд Работещи интелектуален труд
Белтък g/kg 1,85 - 2,2 0,8 - 1,0 0,57
Изолевцин 70 - 85 30 - 42 10 - 27
Левцин 161 - 183 45 - 75 14 - 35
Лизин 103 - 118 60 -78 12 - 23
Фениланин
Тирозин 125 - 132 27 - 41 12 - 20
Метионин
Цистин 58 - 66 27 - 39 14 - 23
Треонин 87 - 101 35 - 42 7 - 18
Триптофан 17 - 19 4 - 6 4
Валин 93 -100 33 - 35 10 -12

Какво се получава, когато смесим белтък с въглехидрат или какво се променя при взаимодействие на аминогрупи с карбоксилни групи?

Известно е, че в условия на високотемпературна обработка свободните аминогрупи и карбоксилни групи от полипептидната верига взаимодействат помежду си, в резултат на което се получават вътрешни амиди, омрежващи допълнитлно веригата.
От друга страна възможно е крайните аминогрупите на лизина да реагират с карбонилните групи на въглехидратите - това е така наречената реакция на Майер, с която е запознат всеки химик. В следствие на тази реакция се наблюдава значителна загуба на лизинови остатъци, поради намалената им достъпност на преминалия, като загубите често достигат до 30%. Ще отбележа, че високата температура и присъствието на захари повишават скоростта на Майер-реакцията. Най-реактивоспособни в тази реакция са пентозите (рибоза) и по-малко -хексозите (глюкоза, фруктоза, галактоза). Олигозахаридите (захароза, лактоза) могат да участват в тази реакция в процеса на обработване на суровината - висока температура, кисело рН, но може да се извърши и при обикновена температура при дълготрайно съхранение на продуктите, особено при водна активност Aw между 0,4 и 0,7 /количеството на водата в определен продукт/. Затова добре се информирайте за годността на гейнерите, които взимате и начинът им на обработка (аз ползвам естествени такива - смес пшеничен зародиш : брашно от грах, 50 % : 50% с BV = 101% при гарантирано усвояване!),но пък и имайте предвид, че Aw за повечето сухи смеси е не-повече от 0,1.
Крайните продукти от реакцията на Майер са меланоидите. Те имат кафяв цвят, характерен вкус и миризма. Тези вещества влизат в състава на общия "букет", който оформя органолептичните качества на хранителния продукт и до известна (според някои голяма) степен се отразява в положителна насока. Отрицателната страна от реакцията на Майер е намаляване на достъпността на определени АК, особено лизина, и понижение на BV на хранителните продукти. Изучаването на взаимодействието на белтъци с редуциращите захари в алкална среда напредва с бързи крачки, но до достигането на единно становище между учените "за" и "против" реакцията на Майер ще мине много време. Едно е сигурно, обаче, меланоидите са с точно определено физиологично действие - те проявяват токсичност при опитните животни, отрицателно влияят на растежа и възпроизводството.
Все пак има начин да се ограничи появата на Майер-реакцията. Това става в присъствието на редуциращи агенти - SO2 например. Уви все още не мога да ви предоставя задоволителна информация как би ви се отразило, ако вземете в добавка вещество, съдържащо серен диоксид, но това не би било твърде разумен избор.
Така че - решението е Ваше - разделно или смесено хранене.
"За сега не съм чул професионалист да се храни така, спортната практика отхвърля теорията за разделното хранене" - тази реплика я чувам постоянно от интелигентни и запознати с този спорт мъже (Н.Пеков, Гаро и т.н.). Съгласен съм! Къде обаче се появява недоразумението? За един професионален билдер
покачването на маса, която да оформи е от първостепенна важност.
На него му е все едно дали си вреди със смесеното хранене, че как иначе - той отдавна се е простил с дълголетието (Майк Менцер, светла му памет бе знаменит Херкулес, но колко дълго - струваше ли си…?). Ако сте решили да се "зобите" значи имате нова максима: "Сила, обем, красота на всяка цена". Тогава е задължително да се храните смесено, в противен случай няма да постигнете генетичния си максимум. Други задължителни неща за качествения хранителен план в процес на "зобене" са протеините и гейнерите, както и огромните често приемани хранителни порции. Разделното хранене е за хора с друга максима: "Хранене посредством интелекта"!

В заключение за белтъчините ще цитирам реплики на двама известни учени на тема необходимостта им за организма:
"…може би никога досега толкова много хора не са се обърквали в област, за която знаят толкова малко"