Термин «протеин» был введен в научный оборот в 1839 году и образован от греческого слова protos (первый, важнейший, первичный), что указывает на значение протеинов (белков) для живых организмов. Некоторые, как пищеварительные ферменты, служат биокатализаторами, которые выполняют специальные задачи в процессах обмена веществ и в энергетических процессах. Другие участвуют в формировании опорно-двигательного аппарата. Специальные белки выполняют функции управления, определяя, когда должны образовываться другие протеины и т. д.
Структурная основа белков
Белки представляют собой сложные высокомолекулярные природные органические вещества. Они синтезируются из аминокислот, являющихся основными структурными единицами белковых молекул, которые определяют их биологическую специфичность и пищевую ценность. Хотя в обиходе понятия «белок» и «протеин» считаются равнозначными, более корректно делать различие между протеинами и протеидами, как это принято в медицине. К протеинам относят простые белки, то есть белки, молекулы которых содержат только белковые компоненты; при полном гидролизе они распадаются только на аминокислоты. Протеиды представляют собой сложные белки, в состав которых, помимо собственно белкового компонента – аминокислот, входят низкомолекулярные компоненты небелковой природы, например, углеводы (гликопротеиды), липиды (липопротеины), нуклеиновые кислоты (нуклеопротеиды) и ряд других. В настоящее время известно около 200 природных аминокислот. Однако природа поставила границы для человеческого организма, в котором для синтеза белков может использоваться лишь около 20 аминокислот – 9 незаменимых и 11 заменимых. Эти аминокислоты называются нормальными (стандартными), или основными. Они отличаются друг от друга последовательностью соединения аминокислотных звеньев, однако это не мешает формированию из них огромного множества разнообразных белков. Помимо стандартных аминокислот в некоторых белках встречаются и нестандартные.
Вряд ли хоть одна функция организма обходится без аминокислот. Они – основной компонент белков, которые образуют каркасную субстанцию всех клеток тела. Поэтому нарушение обмена аминокислот является причиной многих болезней.
В организме человека синтезируется практически лишь половина из стандартной двадцатки аминокислот, необходимых для синтеза белков. Такие аминокислоты считаются заменимыми. Остальные должны поступать извне; их называют незаменимыми, или эссенциальными, аминокислотами.
Источники белков
Поскольку практически половина содержащихся в организме аминокислот – эссенциальные, незаменимые, то очень важно, чтобы они поступали из пищи в полном комплекте. Хотя суточная потребность человека в аминокислотах такого вида не превышает 1–2 г, но если отсутствует хотя бы одна из данного набора, необходимые организму белки не могут синтезироваться. Вследствие этого развивается отрицательный азотистый баланс, что вызывает нарушение функций нервной системы, мышечную слабость, ослабление иммунной системы, остановку роста и др.
Наша пища должна содержать высококачественные белки, но при этом следует иметь ввиду, что их избыточное поступление, и особенно животного происхождения, может вызвать повышенную кислотность тканей. Если к тому же велся интенсивный откорм домашних животных, то весьма вероятно, что вместе с мясом в организм поступают антибиотики, гормональные остатки и др. Избыток белка не может откладываться про запас – он превращается в жир. Следовательно, слишком большое количество белка в пище приводит к появлению избыточного веса.
Рекомендация потреблять ежедневно минимум 1 г белка на 1 кг веса тела, причем в виде животной пищи, высказываемая в ряде диет, вызывает большие сомнения. В результате исследований было установлено, что такая норма потребления животных белков может быстро привести к белковому перекармливанию. Его последствия – нарушение кислотно-щелочного баланса, приводящее к ацидозу, то есть избытку кислот, что чревато обызвествлением артерий. Человеческий организм может усвоить достаточное количество белка и без мяса, поскольку потребность в животном белке без труда восполняется из молочных продуктов и яиц.
При нормальных физических нагрузках среднестатистическому человеку достаточно 0,5–0,7 г белка на 1 кг веса ежедневно, а при исключительно вегетарианском рационе хватает даже 0,4 г. Немного больше белка требуется только в процессе роста организма, во время беременности, при регулярных повышенных физических нагрузках, а также в пожилом возрасте. В полноценной смешанной пище потребность в белке покрывается на 1/3—1/2 из растительной пищи, примерно на 1/3 – из молочного белка (преимущественно из кисломолочных продуктов), а остальное – за счет мясного белка. Вегетарианцы снабжают себя белком исключительно за счет молочных продуктов и растительных блюд.
Не все белки обладают одинаковыми свойствами, поскольку в животных и растительных белках содержатся разные аминокислоты, отличающиеся еще и количественно. Если аминокислоты в пищевом белке точно соответствуют аминокислотам белка организма человека, то пищевой белок эффективно утилизируется, и в этом случае говорят о его высокой биологической ценности. Как показали исследования института Макса Планка в Дортмунде (Германия), комбинация из двух продуктов, содержащих белок, зачастую превосходит по биологической ценности чистый животный белок. Так, на первом месте находится комбинация яйца + картофель, затем яйца + пшеница, молоко + хлеб. Сочетание мяса с картофелем – только на 4-м месте. Поэтому правильно составленная пища, даже при малом содержании в ней мяса или при строгом вегетарианском питании, не должна приводить к дефициту белка.
Кисломолочные продукты, картофель, соя и другие бобовые культуры, зерновые зародыши, орехи и семена, иногда яйца обеспечивают организм белком. Это может быть как с небольшим добавлением мясного белка, так и без него.
Использование чисто молочных продуктов, даже при биологически чистом разведении домашнего скота, является проблематичным. Во-первых, молоко, в частности коровье, может вызывать аллергию, во-вторых, молоко содержит насыщенные жирные кислоты.
Поэтому молочные продукты, по мнению многих западных исследователей полноценной пищи, должны играть в здоровом питании только второстепенную роль.
Из-за наличия насыщенных жирных кислот мясо следует употреблять лишь в небольших количествах, даже если оно содержит высококачественные белки. Лучшая альтернатива – рыба, а для обычных вегетарианцев или даже веганов (строгих вегетарианцев, которые исключают из рациона все продукты животного происхождения, в том числе мед) замечательным поставщиком белков является неферментированный (китайский) соевый творог тофу.
Что касается энергетического потенциала, то теплотворная способность белков такая же, как и углеводов, – 4,1 Ккал/г.
Наиболее распространенным на Земле классом органических соединений, которые входят в состав клеток всех организмов и без которых не могут осуществляться процессы жизнедеятельности, являются углеводы (син.: глициды, глюциды, сахариды, сахара). Термин «углеводы» впервые был предложен в 1844 году. В настоящее время к углеводам относят природные органические соединения, представляющие собой альдегидо– и кетоноспирты или продукты их конденсации. Углеводы синтезируются растениями с помощью света и хлорофилла из углерода, кислорода и водорода.
Углеводы играют роль пластического и структурного материала, поставщика энергии, субстратов и регуляторов жизненно важных биохимических процессов в организме. В органах и тканях человека содержится около 2 % углеводов (в пересчете на сухую массу ткани).
Углеводы в рационе
Частично углеводы пищи расходуются на построение специфических белков гликопротеинов, создают резерв сахаров в организме в виде гликогена, но большая их часть используется для выработки энергии. Гликоген – вещество, образующее сахар, – встречается преимущественно в печени и в небольших количествах в мышцах. В состав гликогена входит глюкоза – один из наиболее распространенных углеводов организма. В свободном виде в организме глюкоза содержится в крови, лимфе, цереброспинальной жидкости, ткани головного мозга, в сердечной и скелетных мышцах. Помимо нее в крови содержатся фруктоза, следы альдогексоз, дисахаридов, различных полисахаридов.
Благодаря теплотворной способности – 4,1 Ккал/г – углеводы превосходят другие питательные вещества в энергообеспечении организма (50 % и выше).
В натуральных пищевых продуктах присутствуют как усвояемые, так и неусвояемые углеводы. Усвояемые углеводы, к которым относятся, например, крахмал, гликоген, сахароза, эффективно перевариваются и используются организмом. Неусвояемые углеводы (син.: трудноусвояемые углеводы) представляют собой высокомолекулярные углеводы в составе продуктов растительного происхождения (например, клетчатка), которые слабо поддаются расщеплению при воздействии на них пищеварительных соков. Но их роль в пищеварительном процессе велика.
