Расчет и анализ биологической ценности белков
блюда (кулинарного изделия)
Биологическая ценность белков определяется сбалансированностью аминокислотного состава и атакуемостью белков ферментами пищеварительного тракта.
В организме человека синтезируется только часть аминокислот (заменимые), другие должны доставляться с пищей (незаменимые). Заменимые аминокислоты способны заменять одна другую в рационе, так как они превращаются друг в друга или синтезируются из промежуточных продуктов углеводного или липидного обмена. Незаменимые аминокислоты не синтезируются в организме и должны поступать с пищей. К ним относятся 8 аминокислот: валин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин+цистин, треонин, триптофан, фенилаланин+тирозин. К частично заменимым относятся аргинин и гистидин, так как в организме они синтезируются довольно медленно.
При дефиците хотя бы одной из названных аминокислот в пище возникает отрицательный азотистый баланс, происходит нарушение обмена веществ, нарушение деятельности центральной нервной системы, остановка роста и тяжелые клинические последствия типа авитаминоза.
Поэтому белок пищи должен быть сбалансирован по составу незаменимых аминокислот, а также по их соотношению с заменимыми аминокислотами, в противном случае часть незаменимых аминокислот будет расходоваться не по назначению.
К настоящему времени разработано большое число методов определения биологической ценности белков, включающих биологические (в том числе и микробиологические) исследования и химический анализ.
Под биологической ценностью понимают степень задержки азота в теле растущего организма или эффективность его утилизации для поддержания азотистого равновесия у взрослых, которая зависит от аминокислотного состава белка и его структурных особенностей [18].
В настоящее время все исследователи пришли к единому мнению о том, что биологическую ценность белков, независимо от использованного варианта проведения эксперимента или метода ее расчета, необходимо выражать не в абсолютных, а в относительных величинах (в процентах), т.е. в сравнении с аналогичными показателями, полученными с применением стандартных белков, в качестве которых приняты белок цельного куриного яйца или белки коровьего молока.
В связи с этим наиболее широко используется метод Х. Митчелла и Р. Блока (Mitchel, Block, 1946), в соответствии с которым рассчитывается показатель аминокислотного скора, позволяющий выявить так называемые лимитирующие незаменимые аминокислоты.
Скор выражают в процентах или безразмерной величиной, представляющей собой отношение содержания незаменимой аминокислоты в исследуемом белке к ее количеству в эталонном белке. Расчет аминокислотного скора (А.С., %) производят по формуле
(9)
где А1 – содержание аминокислот в 1 г исследуемого белка, мг;
А – содержание аминокислот в 1 г эталонного белка, мг.
Аминокислотный состав эталонного белка сбалансирован и идеально соответствует потребностям организма человека в каждой незаменимой аминокислоте, поэтому его еще называют «идеальным».
В 1973 г. в докладе ФАО/ВОЗ[1] опубликованы данные по содержанию каждой аминокислоты в эталонном белке. В 1985 г. они были уточнены в связи с накоплением новых знаний об оптимальном рационе человека.
В приложении 19 приведены рекомендуемые составы и суточная потребность человека в незаменимых аминокислотах.
Все аминокислоты, скор которых составляет менее 100%, считаются лимитирующими, а аминокислота с наименьшим скором является главной лимитирующей аминокислотой. Следующими по степени дефицита будут вторая, третья, четвертая и т.д. лимитирующие аминокислоты.
Наглядно показатель биологической ценности можно изобразить в виде самой низкой доски бочки Либиха на примере белков пшеницы (рис. 3). Полная емкость бочки соответствует «идеальному» белку, а высота доски лизина – биологической ценности пшеничного белка.
Рис. 12. Бочка Либиха
При сравнении величин биологической ценности белков, определенных методом аминокислотного скора, качество белков выявляется недостаточно, поскольку этот метод не учитывает степень доступности аминокислот для организма. Для выявления степени доступности для организма аминокислот, особенно после воздействия различного вида технологических процессов обработки пищевых продуктов, предложены биологические методы с использованием микроорганизмов и животных.
Основными показателями оценки при этом являются привес (рост животных) за определенный период времени, расход белка и энергии на единицу привеса, коэффициент перевариваемости, доступность аминокислот и т.д.
Таким образом, анализируя литературные данные, можно сделать следующие выводы:
– в большинстве производств при соблюдении технологических режимов деструкции аминокислот практически не происходит;
– биологическая ценность белков, особенно растительного происхождения, при умеренном нагревании в некоторых случаях повышается, но всегда снижается при интенсивной термической обработке;
– термическое повреждение белка может биологически не выявляться, если аминокислота в недоступной форме не является лимитирующей;
– наличие редуцирующих сахаров и самоокисленного жира, а также активных альдегидов (госсипола, формальдегида) повышает степень термического повреждения белка;
– высокое содержание воды снижает тепловое повреждение;
– степень термического повреждения прямо пропорциональна времени воздействия.
Определение биологической ценности белков методом химического скора дает ориентировочное представление об их качестве, так как не учитывает степени истинной утилизации данного белка в организме человека и животных.
В курсовой работе необходимо рассчитать содержание аминокислот в белках каждого компонента рецептуры блюда (кулинарного изделия), затем суммарное содержание аминокислот в белках блюда (кулинарного изделия) и их аминокислотный скор в сравнении с «идеальным» белком.
В 100 г «идеального» белка содержится (мг): валина – 50, изолейцина – 40, лейцина – 70, лизина – 55, серосодержащих аминокислот (метионин + цистин) – 35, ароматических соединений (фенилаланин + тирозин) – 60, треонина – 40, триптофана – 10.
Следует учесть, что аминокислотный скор рассчитывается по содержанию аминокислот в 1 г белка, поэтому необходимо пересчитать суммарное содержание аминокислот в белках блюда (кулинарного изделия) на их содержание в 1 г белка. Результаты расчетов сводятся в таблицу. Пример расчета аминокислотного скора белков картофельного пюре представлен в приложении 20.
Далее представлен фрагмент расчета аминокислотного скора картофельного пюре в программе «Microsoft Excell».
1. В столбцы (3, 5, 7) таблицы вводят данные по содержанию белков и аминокислот в 100 г продуктов блюда из приложения 21 настоящего руководства (рисунок 13). Содержание аминокислот в «идеальном» белке (колонка 2) величина постоянная и одинаковая для всех блюд.
Рис. 13. Пример заполнения расчетной таблицы справочными данными
2. Рассчитывают содержание аминокислот в заданном количестве продукта. Рассмотрим последовательность расчетов на примере содержания валина в 84,5 г картофеля. Для этого в ячейке (AV 12) вводят знак равно «=«, указывают на ячейку (AU 12 – содержание валина в 100 г картофеля), ставят знак умножения «*», вводят количество необходимого продукта (в данном случае 84,5 г картофеля), ставят знак деления «/», затем цифру 100 и нажимают Enter. После чего табличный процессор автоматически считает получившееся количество валина в 84,5 г картофеля (рис. 14).
Рис. 14. Пример расчета аминокислоты в заданном количестве продукта
3. Далее пользуясь функцией автозаполнения ячеек, считают содержание остальных аминокислот в картофеле. Для этого «захватывают» правый нижний угол ячейки (AV 12) и «протаскивают» вниз до ячейки (AV 20) включительно (рис. 15).
Рис. 15. Пример расчета содержания аминокислот в картофеле путем
автозаполнения ячеек
4. Рассмотрим последовательность подсчета суммы белков и аминокислот (столбец 9) на примере суммы валина в блюде. В ячейку (ВА 12) вводят знак равно «=«, затем указывают на ячейку (AV 12 – содержание аминокислот в заданном количестве продукта), ставят знак плюса «+», указывают на ячейку (АХ 12), знак плюса «+», ячейку (AZ 12) и нажимают Enter (рис. 16). То есть в данном случае осуществляется суммирование столбцов (4, 6, 8) таблицы.
Рис. 16. Пример расчета суммы аминокислот
Затем путем автозаполнения ячеек подсичтывают содержание всех аминокислот в блюде (рис. 17).
Рис. 17. Пример расечта суммы аминокислот в блюде
5. Для расчета содержания аминокислот в 1 г белка (столбец 10) необходимо разделить сумму аминокислот на суммарный белок. Для этого в ячейку (ВВ 12) вводят знак равно «=«, указывают на ячейку (ВА 12 – сумма валина в блюде), ставят знак деления «/», указывают на ячейку (ВА 11 – сумма белка в блюде) и нажимают Enter (рис. 18).
Рис. 18. Пример ввода формулы для расчета содержания аминокислот
в 1 г белка
Автозаполенние в данном случае для расчета не применяется, формулу вводят построчно для каждой аминокислоты.
6. Для расчета аминокислотного скора необходимо разделить содержание аминокислот в 1 г белка на содержание аминокислот в «идеальном» белке. Для этого в столбце 11 вводят формулу для последующего расчета: ставят знак равно «=«, указывают на ячейку (ВВ 12 – содержание валина в 1 г белка), ставят знак деления «/», указывают на ячейку (АТ 12 – содержание валина в «идеальном» белке), ставят знак умножения «*» и вводят цифру 100, затем нажимают Enter (рис. 19). Аминокислотный скор для остальных аминокислот рассчитывают путем применения функции автозаполнения ячеек (рис. 19а).
Рис. 19. Пример расчета аминокислотного скора
Рис. 19а. Пример использования функции автозаполнения ячеек для подсчета
аминокислотного скора
Данные по аминокислотному составу белков основных пищевых продуктов приведены в приложении 21. Помимо справочных данных, приведенных в приложении 21 настоящего руководства, рекомендуется также пользоваться справочными таблицами аминокислотного состава белков аналогичной литературы [31].
Анализируя биологическую ценность белков блюда (кулинарного изделия), необходимо сделать вывод о наличии лимитирующих аминокислот (аминокислотный скор которых менее 100%) и возможностей их восполнения, т.е. необходимо указать, какими дополнительными компонентами (гарнирами, соусами, мучными кулинарными изделиями, напитками и т.д.) можно оптимизировать аминокислотный состав белков блюда.