Студопедия
Главная страница | Контакты | Случайная страница

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

БЕЛКИ В ПИТАНИИ ЧЕЛОВЕКА. ПРОБЛЕМА БЕЛКОВОГО ДЕФИЦИТА НА ЗЕМЛЕ

Читайте также:
  1. C. замыкание между фазами, замыкание фаз на землю в сетях с глухо и эффективно-заземленной нейтралью, а также витковые замыкания в эл. Машинах
  2. I. Физиология белкового обмена
  3. I.Выберите правильный ответ для обоснования вывода о социальной сущности человека.
  4. o Создать синдикат можно только после строительства предприятия на земле, которую вы купили на РДМиЗ (последнего предприятия синдиката).
  5. V2: Патофизиология белкового обмена
  6. XXII. Охрана труда при установке заземлений на ВЛ
  7. А) Проблема смертной казни
  8. Автотранспорт как экологическая проблема
  9. Агроландшафты. Деградация земель. Альтернативное и адаптивное земледелие.
  10. Алкоголизм как социально-педагогическая проблема

Белки в питании человека занимают особое место. Они выполняют ряд специфических функций, свойственных только живой материи. Бел­ковые вещества наделяют организм пластическими свойствами, заклю­чающимися в построении структур субклеточных включений (рибосом, митохондрий и т. д.), и обеспечивают обмен между организмом и окру­жающей внешней средой. В обмене веществ участвуют как структурные белки клеток и тканей, так и ферментные и гормональные системы. Бел­ки координируют и регулируют все то многообразие химических превра­щений в организме, которое обеспечивает функционирование его как единого целого.

Все элементы клеток находятся в процессе обновления, при котором распад уравновешивается ресинтезом, то есть имеет место стационарное состояние фиксации равновесия. О стационарном состоянии и целост­ности организма свидетельствует равновесие между скоростью синтеза и распада белков тела. Постоянный обмен и обновление осуществляется между тканевыми белками и фондом свободных аминокислот, образую­щихся в процессе переваривания пищи и поступающих в кровь (рис. 2.1). Белки в организме человека обновляются постоянно независимо от его возраста. В молодом растущем организме скорость синтеза белков пре­вышает скорость распада; при тяжелых заболеваниях или голодании — наоборот. Наиболее быстрому обновлению подвергаются белки печени и слизистой оболочки кишечника (до 10 дней), наиболее медленному (до 180 дней) — белки мышц (миозин), соединительной ткани (коллаген) и

мозга (миелин). Период обновления гормонов измеряется часами или даже минутами (инсулин). Скорость обновления белков выражается вре­менем, необходимым для обмена половины всех молекул. Эта величина носит название периода полужизни (Т). Средняя величина Т]/2 для бел­ков всего организма составляет примерно 3 недели. Общая скорость син­теза белков у человека достигает 500 г в день, что почти в 5 раз превосхо­дит потребление их с пищей. Достижение такого результата осуществля­ется за счет повторного использования продуктов распада белков и пред­шественников аминокислот в организме.

Эффективность обмена белков в значительной степени зависит от количественного и качественного состава пищи. При поступлении бел­ков (с пищей) ниже рекомендуемых норм, в организме начинают распа­даться белки тканей (печени, плазмы крови и т. д.), а образующиеся ами­нокислоты — расходоваться на синтез ферментов, гормонов и других не­обходимых для поддержания жизнедеятельности организма биологически активных соединений. Повышенное количество белков в составе пиши значительного влияния на обмен веществ в организме человека не ока­зывает, при этом избыток продуктов азотистого обмена выводится с мо­чой. Состояние белкового обмена в большей степени зависит от недо­статка или отсутствия незаменимых аминокислот. Клетки организма че­ловека не могут синтезировать необходимые белки, если в составе пиши отсутствует хотя бы одна незаменимая аминокислота. Синтез белков так­же нарушается, если часть аминокислот в кишечнике разрушается пато­генной микрофлорой, аминокислоты плохо всасываются, а протеолитические ферменты желудочно-кишечного тракта мало активны. Удаление части аминокислот из организма с продуктами обмена веществ обуслав­ливает его отрицательный азотистый баланс.

Показатель азотистого баланса используется для оценки степени обес­печенности человека белковой пищей. Он представляет собой разность между количеством поступающего с пищей азота и количеством азота, выводимого в виде конечных продуктов обмена, выраженными в одних

и тех же единицах (г/сут). При положительном балансе количество вы­водимого из организма азота меньше количества азота, поступающего с пищей, а при отрицательном — количество выделяемого азота превыша­ет количество азота, поступающего в течение суток. Положительный ба­ланс азота характерен для молодого организма и беременных женщин, отрицательный — для людей, пища которых бедна белком, для больных с нарушениями процессов переваривания пищи и людей пожилого воз­раста.

Состояние, при котором количество азота, поступающего с пищей, равно количеству азота, выводимого из организма, характерно для азо­тистого равновесия. Им обладает здоровый взрослый человек, потребля­ющий полноценные белки в необходимом количестве. Азотистый баланс у такого организма равен нулю.

На состояние азотистого обмена любого организма существенное вли­яние оказывают жиры и калорийность пищи, витамины (В2, В6, РР и др.), минеральные вещества и гормоны. Например, гормоны щитовид­ной железы и низкокалорийная диета стимулируют распад белков, а гор­моны роста и половых желез, наоборот, способствуют их синтезу. Таким образом, организм человека требует обеспечения его белковой пищей, в противном случае могут развиваться патологические процессы и на­ступить гибель организма. Следовательно, здесь уместно рассмотреть нормы потребления человеком белка.

Средняя суточная физиологическая потребность человека в белке в течение более чем ста лет постоянно исследуется и периодически отра­жается в решениях ВОЗ, ФАО и национальных организаций различных стран. Эти величины носят ориентировочный характер, так как они на­ходятся в стадии постоянного уточнения в зависимости от возраста че­ловека, пола, характера профессиональной деятельности, физиологичес­кого состояния, климата, индивидуальных и национальных особеннос­тей и степени загрязнения окружающей среды. В соответствии с реко­мендациями ВОЗ и ФАО величина оптимальной потребности в белке составляет 60—100 г в сутки или 12—15% от общей калорийности пищи. В общем количестве энергии на долю белка животного и растительного происхождения приходится по 6—8%. В пересчете на 1 кг массы тела по­требность белка в сутки у взрослого человека в среднем равняется около 1 г, тогда как для детей, в зависимости от возраста, она колеблется от 1,05 до 4,00 г.

Приведенные здесь данные отражают общие требования к оптималь­ному уровню белка для обеспечения здоровья человека. К примеру, еще в 1904 г. Читтенден (Chittenden) установил, что уровень порядка 44—53 г белка в день способствует нормальному физиологическому состоянию взрослого человека (весом 70 кг). Известны случаи, когда люди хорошо себя чувствовали при употреблении и повышенного количества белка в день, например, мяса до 337 г в сутки (Shah, 1953). Это все крайние слу­чаи, в питании следует придерживаться рекомендуемых норм.

Рекомендуемые нормы потребления основных пищевых веществ для основных групп населения, выработанные российской научной школой питания, включают 73— 120 г белка в сутки для мужчин и 60—90 г для жен­щин, в том числе белка животного происхождения 43—65 и 43—49 г, соот­ветственно. Нижняя граница относится к тем, чья деятельность не свя­зана с физическим трудом, верхняя — к людям, испытывающим тяже­лые физические нагрузки. В среднем, для взрослого мужчины в возрасте 30 лет необходимый уровень потребления белка в пересчете на азот ра­вен 9,0—9,2 г в сутки на I кг массы тела. Потребность в белке для лиц, перенесших тяжелые инфекции, хирургические вмешательства, имею­щих заболевания органов пищеварения, дыхания, увеличивается в сред­нем до 110— 120 г в день, а в высокобелковой диете, например, у диабети­ков его количество может достигать 135—140 г. Белок ограничивается до 20—40 г в сутки при заболеваниях, связанных с почечной недостаточнос­тью, подагре и некоторых других.

Сегодня в мире существует дефицит пищевого белка и недостаток его в ближайшие десятилетия, вероятно, сохранится. На каждого жителя Земли приходится около 60 г белка в сутки, при норме 70 г. По данным Института питания РАМН, начиная с 1992 г. в России потребление жи­вотных белковых продуктов снизилось на 25—35% и соответственно уве­личилось потребление углеводсодержащей пищи (картофеля, хлебопро­дуктов, макаронных изделий). Среднедушевое потребление белка умень­шилось на 17—22%: с 47,5 до 38,8 г/сут белка животного происхождения (49% против 55% рекомендуемых); в семьях с низким доходом потребле­ние общего белка в сутки не превышает 29—40 г.

Снижение употребления белка с пищей соответствует современным мировым тенденциям снижения степени обеспеченности населения Зем­ли белком. Общий дефицит белка на планете оценивается в 10—25 млн т в год. Из 6 млрд человек, живущих на Земле, приблизительно половина страдает от недостатка белка. Нехватка пищевого белка является не только экономической, но и социальной проблемой современного мира. Не во всех странах продукты животного происхождения доступны широким слоям населения. В районах тропической Африки, Латинской Америки и Азии, население которых занято тяжелым сельскохозяйственным тру­дом, проблема обеспеченности белком яиц, мяса и молока особенно ос­трая. Пока животные белки будут оставаться ценным источником пита­ния, экономически развитым и богатым странам предстоит найти реше­ние важной проблемы: с одной стороны, это разработка рациональных способов хранения и сбыта избытка продуктов животного происхождения, а с другой — поиск путей получения новых ресурсов пищевого бел­ка. В противном случае большая часть населения земного шара будет упот­реблять в пищу только белки растительного происхождения, отличаю­щиеся неполноценным аминокислотным составом.

Традиционным путем увеличения ресурсов пищевого белка является повышение производительности растениеводства и животноводства на основе технологий возделывания зернобобовых, масличных и злаковых культур, употребляемых как непосредственно в пищу, так и на корм ско­ту. Наибольшие количества белка, и особенно лизина, обеспечивают по­севы зернобобовых культур: сои, нута, чечевицы, гороха, люпина. Одна­ко, бобовые культуры, используемые непосредственно в пищу, не явля­ются традиционными для многих народов, к тому же трудно достичь вы­соких урожаев и расширения площадей посева любой культуры в силу особенностей почвенно-климатических условий выращивания и приме­нения агротехнических мероприятий.

Растительный рацион, содержащий полноценный белок в необхо­димом количестве, может быть создан на основе использования пище­вых продуктов, полученных из разных источников. Например, куку­руза бедна триптофаном и лизином, а бобовые — метионином, поэто­му смесь, состоящая из кукурузы и соевых белковых продуктов или ово­щей, обеспечивает поступление в организм «качественного» белка. Воз­можность же использования однокомпонентного состава диеты в пище человека повышается за счет практического применения достижений генетики растений. В нашей стране и за рубежом выведены сорта высоколизиновой кукурузы «Опейк-2», ячменя «Хайпроли», сорго, пше­ницы с повышенным количеством белка. Путем скрещивания, напри­мер, ячменя «Хайпроли» с высокобелковыми мутантами, получены сорта с содержанием лизина 4,5—4,8% и белка 13,5—15,5%. Создан гиб­рид ржи и пшеницы (тритикале) с 3,7% лизина и средним содержани­ем белка 13,4%.

В последние годы все большее внимание уделяется получению новых видов белковой пищи, производство которых основано на использова­нии полноценных по аминокислотному составу растительных белков. Научные и практические основы производства пищевых изделий с при­менением белкового сырья растительного происхождения для замены продуктов из натурального мяса, рыбы и птицы в нашей стране заложе­ны А. Несмеяновым с сотрудниками еще в 1971 г. Однако, учитывая слож­ность и высокую стоимость отдельных стадий производства, данное на­правление пищевой промышленности только зарождается.

Увеличение количества пищевого белка за счет животноводства яв­ляется менее перспективным путем, по сравнению с растениеводством. На получение 1 кг животного белка, содержащегося в молоке, мясе и

яйцах, требуется израсходовать 5—8 кг кормового белка. При этом коэф­фициенты трансформации растительных белков в белки высокопродук­тивных животных и птиц очень низкие (25—39%). В процессе трофичес­кой (пищевой) цепи теряется 60—75% белка в непереваренных остатках корма, неутилизированных в организме аминокислотах, выделяемых с мочой в виде продуктов распада, в процессах обмена (движении, обнов­лении белков тканей и т. д.) и через кожно-волосяные покровы. Особен­но большие потери белков происходят за счет затрат на их биосинтез, так как животные белки значительно отличаются по аминокислотному со­ставу от белков растений. Отсутствие у животных способности синтези­ровать ряд аминокислот приводит к тому, что свои потребности в пос­ледних они удовлетворяют за счет повышенного количества раститель­ных белков. Организм животного может синтезировать ряд недостающих аминокислот, но только в ущерб деятельности гормональной и фермен­тативной систем. Отсюда актуальным является сбалансированное корм­ление животных (отходы мясомолочной, рыбной промышленности, со­евый шрот и т.д.) в целях повышения коэффициента трансформации бел­ков в животноводческую продукцию.

В ближайшие годы растениеводство и животноводство, вероятно, бу­дут основными источниками пищевого белка, однако важное место в решении белковой проблемы отводится и рыболовству. В то же время за­пасы морепродуктов ограничены, поэтому поиск новых эффективных пу­тей покрытия белкового дефицита с учетом природных ресурсов каждой страны остается актуальным. Так, в недавнем прошлом Россия была един­ственной страной, производящей микробиологический белок для корм­ления животных — БВК. Из объема свыше 1 млн т/год 60% продукции выпускалось на основе парафинов нефти, а 40% — на основе гидролиза-тов древесины. Организация производства белка осуществлялась и с ис­пользованием спирта и природного газа. Такие технологические процес­сы экономически выгодны при отсутствии соевого белка для кормления животных. По содержанию незаменимых аминокислот и витаминов дрожжевая масса не уступает, а иногда даже и превосходит соевые белки. Добавка БВК в корма экономит фуражное зерно (5 т на 1 т БВК) и увели­чивает привесы животных.

В решении проблемы дефицита белка за последние два десятилетия определилось новое биотехнологическое направление — получение пи­щевых объектов с повышенным содержанием и улучшенным качеством белка методами генетической инженерии. Сущность генетической ин­женерии заключается в переносе генов любого организма в клетку реци­пиента для получения растений, животных или микроорганизмов с ре-комбинированными генами, а следовательно, и с новыми полезными свойствами. Растения, животные и микроорганизмы, полученные гене-

тической инженерией, называются генетически измененными, а продук­ты их переработки — трансгенными пищевыми продуктами.

Генетическая инженерия, или рекомбинация in vitro, включает выде­ление чужеродного гена ДНК, получение гибридных (рекомбинирован-ных) молекул ДНК и введение их в живые клетки модифицируемого, например, растения для получения новых признаков организма.

ДНК растения предварительно подвергается гидролизу ферментом рестриктазой в специфических участках двойной спирали, при этом на обо­их концах расщепленной молекулы становятся свободными четыре нуклеотида, в которых азотистые основания представлены, например, тимином и аденином (ТТАА и ААТТ) (рис. 2.2). Ген, который необходимо встроить в ДНК, «выщипывают» из ДНК организма-донора с помощью того же фермента рестрикции так, чтобы его концы были комплемен­тарными нуклеотидными последовательностями на концах ДНК моди­фицируемого организма (ААТТ и ТТАА). Обе ДНК «сшивают» вместе ферментом лигазой. Полученную рекомбинантную ДНК вводят в клетку растения, признаки которого хотят изменить. Клетка, размножаясь, об­разует клон, содержащий чужеродный ген, индуцирующий синтез белка с новой аминокислотной последовательностью.

Рис. 2.2. Введение гена в ДНК модифицируемого растения

Наиболее интенсивно проводятся работы с такими сельскохозяйст­венными культурами как соя, пшеница, кукуруза, томаты, сахарная свек­ла, картофель, хлопчатник, рапс. Практические разработки уже сейчас внедрены во многих странах мира, увеличиваются площади под транс­генной соей, рисом, картофелем и ягодными культурами (малина, клуб­ника). С генетически измененной соей только в США выпускается око­ло 3000 пищевых продуктов: супов, рыбных консервов, детских каш, со­усов и т. д.

Продукты, полученные с использованием генов микроорганизмов и растений, по сравнению с традиционными продуктами, содержат мень­ше пестицидов, консервантов, остаточного количества тяжелых метал­лов, они не требуют обработки химическими препаратами от вредите­лей. Трансгенная соя и кукуруза устойчивее к сорнякам и насекомым, трансгенные томаты невосприимчивы к вирусным заболеваниям, а бот­ва картофеля несъедобна для колорадского жука. Соя, содержащая ген пшеницы, к примеру, имеет биологическую ценность 1,0 против 0,92 у традиционной, а картофель, полученный с пересаженным геном фасо­ли, содержит повышенное количество белка (на 6%).

Одним из способов интенсификации производства продуктов пита­ния с повышенным содержанием качественного белка является внедре­ние урожайных сортов растений, не подверженных влиянию пестици­дов, гербицидов, инсектицидов, но обладающих рядом других полезных свойств (морозоустойчивость, засухоустойчивость, отсутствие способно­сти к полеганию, определенные размеры семян и повышенная биологи­ческая ценность).

С помощью генетически измененных бактерий получают ферменты, которые применяются при производстве глюкозного сиропа из крахма­ла, при производстве кондитерских, хлебобулочных изделий (амилазы), соков и вин (пектиназы). При этом улучшаются физико-химические и органолептические показатели качества пищевых продуктов.

Потребление генетически модифицированных продуктов находится под контролем специальных органов, так как введение в организм расте­ний генов, ответственных за синтез белков, например, альбуминов мо­лока, яиц и т.д., заключает в себе опасность употребления в пищу про­дуктов питания, непереносимых определенной группой людей (пище­вая аллергия). Это может быть связано с появлением антиалиментарных и токсичных веществ, определяемых свойствами переносимых генов. При условии пересадки генов из микроорганизмов может синтезироваться белок с низкой усвояемостью.

Подходы к оценке безопасности и качества генетически модифици­рованных объектов в различных странах разные и по содержанию и объе­му, но во всех них разрабатываются специальные методы и критерии. Так, в России принят закон «О государственном регулировании в области ген­ной инженерной деятельности» и создана специальная Комиссия во главе с главным санитарным врачом РФ, задача которой состоит в разработке подзаконных актов и методик для контроля общей безопасности транс­генных продуктов. С учетом выполненных комплексных мер, в РФ раз­решена для использования в питании населения соя линии 40-3-2 («Мон-санто Ко», США) и белковый концентрат из нее. Длительное включение белкового концентрата из генетически модифицированной сои в раци-

он крыс не сопровождалось изменениями состояния мембран клеток печени и активности ферментных систем, участвующих в защитно-адап-ционных процессах.

Таким образом признано, что ликвидация в питании человека дефи­цита белка всеми эффективными методами, включая генетическую ин­женерию, является одной из насущных проблем нашего столетия.

 




Дата добавления: 2015-04-20; просмотров: 159 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав

1 | <== 2 ==> | 3 |


lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2025 год. (0.008 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав