XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Белки – это высокомолекулярные азотсодержащие органические вещества, молекулы которых построены из остатков аминокислот. Название протеины (от греческого proteos - первый, важнейший) отражает первостепенное значение этого класса веществ. Белкам принадлежит особая роль в воспроизводстве основных структурных элементов клетки, а также в образовании таких важнейших веществ как ферменты и гормоны.

Наследственная информация сосредоточена в молекуле ДНК клеток любых живых организмов, поэтому с помощью белков реализуется генетическая информация. Без белков и ферментов ДНК не может реплицироваться, самопроизводиться. Таким образом, белки являются основой структуры и функции живых организмов.

Все природные белки состоят из большого числа сравнительно простых структурных блоков – аминокислот, связанных друг с другом в полипептидные цепи. Белки представляют собой полимерные молекулы, в состав которых входит 20 различных аминокислот. Поскольку эти аминокислоты могут объединяться в самой различной последовательности, то они могут образовывать громадное количество разнообразных белков и их изомеров. По источнику получения белки подразделяют на животные, растительные и бактериальные; на белки мышечные, нервной ткани, кровяной сыворотки и т.п.; по биологической активности – на белки-ферменты, белки-гормоны, структурные белки, сократительные белки, антитела и т.д.

Классификация белков

* Простые (протеины) - содержат только аминокислоты. (Альбумины, Глютелины, Глобулины, Проламины, Гистоны, Протеиноиды (склеропротеины), Протамины

* Сложные (протеиды) - содержат протеины и небелковую (простетическую) группу.

(Нуклеопротеиды, Гликопротеиды, Хромопротеиды, Липопротеиды, Фосфопротеиды, Металлопротеиды).

1. Гистоны. Имеют сравнительно низкую молекулярную массу (12-13 тыс.), с преобладанием щелочных свойств. Локализованы в основном в ядрах клеток. Растворимы в слабых кислотах, осаждаются аммиаком и спиртом. Имеют только третичную структуру. В естественных условиях прочно связаны с ДНК и входят в состав нуклеопротеидов. Основная функция — регуляция передачи генетической информации с ДНК и РНК (возможна блокировка передачи) .

2. Протамины. Самая низкая молекулярная масса (до 12 тыс.). Проявляет выраженные основные свойства. Хорошо растворимы в воде и слабых кислотах. Содержатся в половых клетках и составляют основную массу белка хроматина. Как и гистоны образуют комплекс с ДНК, функция - придают ДНК химическую устойчивость.

3. Глютелины. Растительные белки, содержащиеся в клейковине семян злаковых и некоторых других, в зеленых частях растений. Нерастворимые в воде, растворах солей и этанола, но хорошо растворимы в слабых растворах щелочей. Содержат все незаменимые аминокислоты, являются полноценными продуктами питания .

4. Проламины. Растительные белки. Содержатся в клейковине злаковых растений. Растворимы только в 70%-м спирте (это объясняется высоким содержанием пролина и неполярных аминокислот).

Сложные белки делят на ряд классов в зависимости от характера простетической группы.

1. Фосфопротеины. Имеют в качестве небелкового компонента фосфорную кислоту. Представителями данных белков являются казеиноген молока, вителлин (белок желтков яиц). Такая локализация фосфопротеидов свидетельствует о важном их значении для развивающегося организма. У взрослых эти белки присутствуют в костной и нервной тканях.

2. Липопротеины. Сложные белки, простетическая группа которых образована липидами. По строению это небольшого размера (150-200 нм) сферические частицы, наружная оболочка которых образована белками (что позволяет им передвигаться по крови), а внутренняя часть — липидами и их производными. Основная функция липопротеинов — транспорт по крови липидов. В зависимости от количества белка и липидов, липопротеиды подразделяются на хиломикроны, липопротеиды низкой плотности (ЛПНП) и высокой плотности (ЛПВП).

5. Хромопротеины. Выполняют ряд функций: участие в процессе фотосинтеза и окислительно-восстановительных реакциях, транспорт С и СО₂. Являются сложными белками, простетическая группа которых представлена окрашенными соединениями.

6. Нуклеопротеины. Роль протеистической группы выполняет ДНК или РНК. Белковая часть представлена в основном гистонами и протаминами. Такие комплексы ДНК с протаминами обнаружены в сперматозоидах, а с гистонами — в соматических клетках, где молекула ДНК “намотана” вокруг молекул белка-гистона. Нуклепротеинами по своей природе являются вне клетки вирусы — это комплексы вирусной нуклеиновой кислоты и белковой оболочки — капсида.

Белок – необходимая составная часть продуктов питания. Проблема пищевого белка стоит очень остро. По данным Международной организации по продовольствию и сельскому хозяйству при ООН больше половины человечества не получает с пищей необходимого количества белка.

В процессе пищеварения белки подвергаются гидролизу до аминокислот, которые и всасываются в кровь. После расщепления белков в пищеварительном тракте образовавшиеся аминокислоты всасываются в кровь. В кровь всасывается также незначительное количество полипептидов - соединений, состоящих из нескольких аминокислот. Из аминокислот клетки нашего тела синтезируют белок, причем белок, который образуется в клетках человеческого организма, отличается от потребленного белка и характерен для человеческого организма.

Образование нового белка в организме человека и животных идет беспрерывно, так как в течение всей жизни взамен отмирающих клеток крови, кожи, слизистой оболочки, кишечника и т. д. создаются новые, молодые клетки. Для того чтобы клетки организма синтезировали белок, необходимо, чтобы белки поступали с пищей в пищеварительный канал, где они подвергаются расщеплению на аминокислоты, и уже из всосавшихся аминокислот будет образован белок.

Белок для вегатерианцев. У вегетарианцев очень много возможностей получить полезный белок. Для того чтобы количество белка в рационе было максимальным, необходимо сочетать между собой различные продукты. Секрет заключается в разнообразии продуктов и в комбинировании.

Не все растительные продукты содержат полный набор аминокислот, поэтому необходимо составит рацион так, что бы употребляемые в пищу продукты в сумме содержали все нужны нашему телу аминокислоты. Для того чтобы вегетарианцам получить все необходимые белки из растительной пищи, необходимо тщательно сочетать между собой продукты. Сочетание ограниченных аминокислот варьируется у разных белков. Это означает, что, когда два различных продукта питания объединены, аминокислоты в одном белке могут компенсировать отсутствие их в другом. Это называется полным белком. Этот принцип является основополагающим для любого здорового вегетарианского питания.

Сочетание растительных белков, таких как зерновые с бобовыми приводит к получению высококачественного белка, который усваивается так же хорошо, а в некоторых случаях даже лучше, чем животный белок. Поэтому необходимо совмещать бобовые и злаки.

Ежедневно человеку нужно потреблять вместе с пищей в среднем 50 грамм белка, поэтому в вегетарианском завтраке, обеде и ужине должно быть примерно по 15 грамм белка. Ниже приведен спискок наиболее распространенных вегетарианских продуктов, содержащих белок (в порядке убывания единиц белка г/100 г, мл):

Соя — 34,9 Арахис — 26,3 Чечевица — 24 Горох лущеный — 23 Фасоль — 21 Кешью — 20 Миндаль — 18,6 Оливки консервированные — 18 Тофу — 17 Халва подсолнечная — 13,6 Фундук — 16,1 Грецкие орехи — 15,6 Отруби пшеничные — 15,1

Пшеничная крупа — 11,3 Овсяная крупа — 11 Геркулесовая крупа — 11 Баранки — 10,4 Манная крупа — 10,3 Кукуруза цельнозерновая — 10,3 Фисташки — 10 Гречиха — 10 Перловая крупа — 9,3 Хлеб пшеничный — 8,1 Хлеб ржаной — 6,6 Капуста брюсельская — 4,8

Способы извлечения белка из растительных продуктов:

1) Известен способ непрерывного выделения соевых белковых веществ из обезжиренного соевого шрота, при котором шрот непрерывно экстрагируют 0,1 - 0,8%-ным водным раствором щелочи (гидрата окиси Na) при 40 - 60^oC. Нерастворимый остаток шрота отделяют на центрифуге. Из экстракта белки осаждают в изоэлектрической точке при pH 4,2 - 4,6 при добавлении 1 - 15%-ного раствора кислоты. Осадок белка от раствора (сыворотки) отделяют на центрифуге. Суспензию белка нейтрализуют и высушивают. Однако для такого способа характерен относительно низкий выход белка от потенциального содержания его в шроте (до 50 - 52%). Выход сухого готового продукта находится в пределах 25 - 30% от веса шрота. При экстракции происходит также снижение растворимости и качества белков, т.к. в процессе извлечения не учитывались определенная степень денатурации и растворимость белков в процессе извлечения.

2) 40 г сухого измельченного сырья - надземных частей травы амаранта заливают водой в соотношении 1 : 2 (по объему), полученную смесь перемешивают и выдерживают при комнатной температуре в течение 1,5 ч, затем смесь фильтруют. Набухшее сырье загружают в экстрактор и ведут процесс непрерывной противоточной экстракции водным раствором гидроокиси натрия при pH 9,0 и гидромодуле 1 : 9 и при непрерывном возвратно-поступательном движении экстрагента с частотой 10 циклов в минуту при температуре 40oC. Время пребывания сырья в экстракторе 30 минут, после чего экстракт фильтруют (центрифугируют). В полученный фильтрат вводят уксусную кислоту до pH 4,2. После осаждения целевого продукта, которое завершается в течение 20 минут, его фильтруют и сушат при комнатной температуре.

3) Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту (прототип) является способ получения белковых препаратов, заключающийся в том, что сырье (преимущественно семена чечевицы) измельчают, проводят экстракцию раствором гидроокиси Na 0,05 - 0,07%-ной концентрации при жидкостном коэффициенте 1 : 10, температуре 28 - 30oC в течение 20 - 30 минут, осаждение ведут CH3COOH до достижения pH 4,7 - 5,2, двойную промывку осуществляют водой до pH 6 - 7, влагу удаляют сушкой (13).

4) Известен способ, предусматривающий обработку сырья водным раствором ферментного препарата с последующим отделением растворимого белка и выделением его осаждением в изоточке, при этом в качестве ферментного препарата используют фермент целловиридин ГЗХ или пектофоетидин ГЗХ при отношении фермент : шрот не менее 4 102. Ферментацию проводят при непрерывном перемешивании и термостатировании при pH 4,0 - 1,3, температуре 32 - 38^oC в течение 8 - 15 ч (12). Далее реакционную смесь обрабатывают умеренно концентрированным раствором едкого натра (до pH 10,0 - 10,5) и проводят экстракцию белка при 58 - 60^oC в течение 45 - 75 мин (http://www.findpatent.ru/patent/213/2134991.html).

Влияние растительного белка на организм человека:

усваивается легче, в нем практически нет холестерина , небольшое количество липидов, благодаря этому уменьшается вероятность появления аллергических реакций и развития следующих заболеваний – варикоз , инсульт, атеросклероз ,тромбофлебит.

способствуют росту и участвуют в наборе мышечной массы – данное свойство и используется при введении белков в рацион спортсменов;

осуществляют транспорт различных веществ;

участвуют в расщеплении и способствуют усвояемости полезных веществ, получаемых с пищей;

обеспечивают организм достаточным количеством энергии;

способствуют образованию антител и участвуют в сохранении гормонального баланса.

При излишней худобе протеиновые коктейли позволят набрать около 10 кг мышечной массы всего за несколько недель. Действие протеина может быть направлено и в обратную сторону: существуют смеси, которые совершенно не способствуют набору массы, а даже ускоренно сжигают жировые отложения. Применять для похудения вещество может как молодая девушка, так и женщина среднего возраста – возрастных ограничений нет, но, конечно, в любом случае необходимо соблюдать рекомендуемые дозировки. Употребление концентрированного белка может быть рекомендовано строгим вегетарианцам – люди, которые сознательно отказываются от употребления животного белка, как правило, заменяют его растительным, но не всегда это эффективно. Именно для вегетарианцев разработаны протеиновые смеси на основе конопли или сои.

Объективные негативные последствия употребления протеина могут появляться только при индивидуальной непереносимости некоторых компонентов белкового коктейля, при неправильно подобранной спортивной диете или несоблюдении дозировок. Противопоказано, например, употребление протеиновых смесей при непереносимости лактозы и казеина. Вред протеиновых коктейлей и побочные эффекты в этом случае будут представлены следующим состоянием: отравление, слабые симптомы интоксикации; диарея, вздутие живота, повышенный метеоризм; дискомфорт в желудке, ощущения тяжести.

Другой негативный фактор употребления синтетического органического соединения – излишнее увеличение веса и появление жировой прослойки, вместо набора мышечной массы. Такой вред протеина можно ожидать при несоблюдении дозировок и отсутствии физических нагрузок при употреблении концентрированного белка. Чем вреден протеин в больших количествах? Протеиновый порошок может давать слишком большую нагрузку на почки, что в свою очередь часто становится причиной развития различных заболеваний, локализованных в пострадавшем органе, или обострения хронических болезней. В каких еще случаях вредно пить вещество? Не рекомендуется продолжать следовать спортивному питанию при возникновении какой-либо реакции. На явную необходимость смены состава указывают следующие симптомы: сыпь от протеина, зуд и отеки (если начало “сыпать”, часто достаточно просто поменять смесь); аллергический ринит в сочетании с сухостью, покраснением склер глаз, конъюнктивитом или слезоточивостью; отравление (симптомы интоксикации) и другие побочные эффекты появляются редко.

Традиционным путем улучшения качества продуктов питания и увеличения в них содержания белков является комбинирование белоксодержащих систем с использованием растений, где наибольшую популярность получили зерно-бобовые, масличные и злаковые культуры. Рядом авторов и опытом реального производства показана перспективность и целесообразность их применения для увеличения выхода пищевых продуктов и улучшения качества белка в них. Это обеспечивается за счет добавления семян бобовых культур: сои, нута, чечевицы, гороха, люпина. При обогащении мясных продуктов наибольшей популярностью среди производителей пользуется соя, однако климат центральной России не позволяет выращивать ее в достаточных количествах, что ставит производителей в положение импорт зависимости. Вместе с тем анализ источников отечественного пищевого белка и исследование его функционально-технологических свойств показали, что среди бобовых культур представляет интерес чечевица, выгодно отличающаяся устойчивой урожайностью, неприхотливостью к почвам, а климат большинства территорий центральной России полностью соответствует наиболее благоприятным условиям для выращивания чечевицы. Чечевица является поистине ценной культурой, так как по своей энергетической ценности и содержанию белка практически не уступает сое, однако отличается оптимальным аминокислотным составом и содержит в своем составе лишь ингибитор трипсина в пищеварительной системе.

В настоящее время уже неопровержимо доказано, что растительные белки, даже содержащие необходимый набор аминокислот усваивается очень плохо. Плохое усвоение растительного белка вызвано несколькими причинами: толстые оболочки клеток растительных белков, часто не поддающиеся действию пищеварительных соков; наличие ингибиторов пищеварительных ферментов в некоторых растениях, например, в бобовых; трудности расщепления растительных белков до аминокислот.

Основное различие между растительными белками и белками животного происхождения в том, что последние имеют в своем составе более высокое содержание некоторых дефицитных аминокислот, определяющих их пищевую ценность. К таким аминокислотам относятся, прежде всего, лизин, содержание которого в растительных белках довольно низкое. Поэтому белок пшеницы, например, считается неполноценным среди белков растительного происхождения. Наибольшее количество лизина содержат бобовые культуры. Многочисленные исследования показали, что аминокислотный состав соевого белка является наиболее совершенным из всех источников растительных белков. Содержание лизина в белках сои приближается к его содержанию в таких продуктах, как мясо, молоко, яйца.

Нами был выделен белок молок и разработана рецептура белкового энергетического батончика.

Список используемой литературы

1.Антипова, Л.В. Разработка мясных паштетов повышенной пищевой и биологической ценности с применением пророщенного зерна чечевицы [Электронный ресурс] / Л.В. Антипова, А.А. Мищенко. // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. — Электрон. дан. — 2016. — № 4. — С. 115-120. — Режим доступа: https://e.lanbook.com/journal/issue/308664. — Загл. с экрана.

2.Кокашинский Г.Р. Использование сои и продуктов ее переработки // Сер. Хлебопекарная, макаронная, дрожжевая и кондитерская промышленность. – 2006. – Вып. 6. – С. 6-9.

3.Высоцкий В.Г., Зилова И.С. Роль соевых белков в питании человека // Вопр. питания. – 2005. – №5. – С. 20-25.

4.Основы биологической химии [Электронный ресурс] : учебное пособие / Э.В. Горчаков [и др.]. — Электрон. дан. — Санкт-Петербург : Лань, 2019. — 208 с. — Режим доступа: https://e.lanbook.com/book/112688. — Загл. с экрана.

5.Линич, Е.П. Функциональное питание [Электронный ресурс] : учебное пособие / Е.П. Линич, Э.Э. Сафонова. — Электрон. дан. — Санкт-Петербург : Лань, 2018. — 180 с. — Режим доступа: https://e.lanbook.com/book/107944. — Загл. с экрана.

Код для цитирования: Скопировать