Цикл лекций по биотехнологии. Лекция 1. Источники белка животного происхождения

Леонтьева Ирина

Цикл лекций по биотехнологии.

Лекция 1. Источники белка животного происхождения

Актуальность исследования обусловлена тем, что белок, или протеин, ― это основной строительный материал в человеческом организме. Протеин не только выполняет функции строительного материала для тканей, но и пополняет энергетические запасы. Белок не в состоянии откладываться «на потом», его запасы постоянно необходимо пополнять. Дефицит протеина приводит к потере собственной белковой ткани. Общепринятая дневная норма белка составляет от 0,8 до 1,5 г белка на 1 кг собственного веса. Но эта цифра актуальна лишь для обычных людей, а людям физического труда, спортсменам и людям, занимающимся фитнесом, в виду их нагрузок, необходимо гораздо больше протеина.

Белки регулируют, координируют и интегрируют многообразие химических превращений в целостном живом организме. Люди эволюционно «запрограммированы» на потребление определенного количества энергии пищи с белком (не менее 14%). В случаях, если потребляемая пища содержит меньше белка, то человек продолжает испытывать голод и принимает пищу до тех пор, пока не достигнет «цели» в потреблении пищевых энергоресурсов. Достигнуть этой цели можно ценой избыточного потребления углеводов и жиров.

Недостаток в организме белка бывает вызван недополучением его необходимого количества или количества аминокислот, необходимых для синтезирования белка. Как правило, недостаток протеинов является регулярным явлением у строгих вегетарианцев, у людей с большими физическими нагрузками и во всех других случаях  несбалансированного питания. Дефицит белка в организме имеет негативные последствия для всего организма: приводит к замедлению роста и развития (у детей), к нарушениям деятельности желез внутренней секреции, изменениям гормонального фона (у взрослых), к изменениям в печени, нарушениям выработки ферментов, вследствие чего, ухудшению усвоения питательных веществ, микроэлементов, полезных жиров, витаминов, способствует ухудшению памяти, снижению работоспособности, ослаблению иммунитета из-за снижения уровня образования антител, а также сопровождается авитаминозом, приводит к ослаблению сердечной и дыхательной системы, потере мышечной массы.

Как правило, в рационе белка не хватает. Случаи избытка белка в организме редки. Печень превращает избыток белка в глюкозу и азотистые соединения, которые выводятся из организма почками. Избыток белков провоцирует кислую реакцию организма (это приводит к потере кальция), перегружает пищеварительную систему, ухудшает аппетит, повышает возбудимость центральной нервной системы, желез внутренней секреции; накапливаются жировые отложения в печени, страдает сердечнососудистая система, печень и почки, нарушается витаминный обмен. Мясная продукция наряду с полезными белками содержит пурины, что вызывает развитие подагры.

Традиционно белки делятся на животные и растительные, хотя уже в ХХ веке, когда поднимается вопрос об обеспечении растущего народонаселения планеты достаточным количеством белка, особенно в свете развития биотехнологий, возрастает интерес к различным источникам белка, альтернативным мясу, в  том числе нетрадиционным источникам белка.

Цель нашего исследования ― изучение теоретических основ биотехнологии белка различного происхождения.

Среди источников животного белка особое место занимает мясо. Мясо и мясные продукты содержат многие незаменимые питательные вещества, которые отсутствуют в продуктах растительного происхождения. В дополнение к своей важности для рациона мясо и мясные продукты также ценятся за свой характерный вкус и текстуру, что объясняет постоянный высокий спрос на них.

В развивающихся странах потребление мяса также является выражением социального статуса в связи с его относительно более высокой стоимостью. Увеличение потребления мяса обусловлено ростом доходов и демографическим всплеском. К 2050 г. Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (FAO) прогнозирует увеличение потребления мяса и мясных продуктов в развивающихся странах с 30 до 44 кг на душу населения, а в общем потребления в мире ― с 41 до 50 кг на душу населения. Растущий спрос требует, чтобы производство мяса в глобальном масштабе было увеличено на 200 млн т. Соответствующее увеличение землепользования и водопользования, которое обеспечило бы такой масштаб производства мяса, несомненно, будет сопровождаться экологическими проблемами.

Для преодоления разрыва между потребностью в белке и его реальным потреблением необходимо использовать различные заменители животного белка и добавки для мясных продуктов, а также новые источники белка для питания человека.

Уже в ХХ в., когда поднимается вопрос об обеспечении растущего народонаселения планеты достаточным количеством белка, особенно в свете развития биотехнологий, возрастает интерес к различным источникам белка, альтернативным мясу, в  том числе нетрадиционным источникам белка.

Так, известно, что в прошлом немышечные белки в мясных продуктах использовались в основном по технологическим или экономическим причинам: добавление молочных белков в консервированные сосиски или применение плазмы крови являются хорошими примерами использования немышечных белков для придания продуктам необходимых технологических свойств. Кроме того, немышечные белки в целом дешевле мышечных, что обеспечивает более высокие доходы для производителей мяса и мясных продуктов. Кроме технологических и экономических причин в последние два десятилетия упоминаются также экологические факторы и предсказанный дефицит животных белков. Всё это увеличивает потребность в заменителях мяса в пищевых продуктах и поиске альтернативных источников белка.

Традиционные источники белков животного происхождения можно разделить на молочные и мясные, в том числе те, которые получают из побочных продуктов мясоперерабатывающей промышленности.

В таблице 1 представлена характеристика пищевой ценности лучших источников белка животного происхождения [3].

Таблица 1 – Пищевая ценность 100 г источников белка животного происхождения

Мясо ― один из важнейших продуктов в рационе подавляющего большинства людей, быстрее всего насыщает, содержит большое количество незаменимого для организма белка, множество витаминов и минералов. Виды мяса имеют свои особенности, полезные свойства и противопоказания.

Мясо традиционно подразделяют на красное и белое.

Красное мясо: говядина, конина, баранина, оленина и др.

Говядина ― самое популярное мясо во всем мире. Оно непревзойденный источник питательных веществ, содержит все необходимые человеческому организму аминокислоты. 200 г мяса могут заменить литр молока. Польза говядины в том, что она нейтрализует соляную кислоту, пищеварительные ферменты и другие раздражители, которые содержатся в желудочном соке, способствуя тем самым нормализации кислотности в желудке и кишечнике. В ней много минеральных веществ, в первую очередь – цинка и железа, за что говядина очень ценится, а также витаминов, особенно группы В, Е, Н и РР. В постной говядине содержится большое количество белков, витаминов , железа, цинка. Но в ней много пищевого холестерина и насыщенных жиров. В 200 г содержится 33 г белка и 300 кКал. Минусом говядины является ее цена, гораздо выгоднее покупать курицу или индейку. Белки мяса говядины не нанесут вреда, если не есть его много. Опасность в том, что коров могут выращивать в экологически загрязненных местах, кормить комбикормами и колоть антибиотиками (это характерно для  массового способа разведения).

Баранина имеет высокие пищевые качества, калорийна, при этом она ― чемпион по низкому содержанию холестерина. Жир в баранине есть, но меньше, чем в свинине, усваивается он лучше. Кроме того, баранина содержит лецитин, который нормализует в организме обмен холестерина, поэтому ее включают в различные диеты. Баранина ценна и витаминно-минеральным составом, в ней присутствует калий, магний, йод и железо, еще мясо богато витаминами группы B. С другой стороны, баранина довольно тяжела для переваривания, поэтому людям с заболеваниями желудочно-кишечного тракта лучше воздержаться от ее употребления [6, с. 104].

Свинину часто ругают за ее жирность считают не слишком полезным мясом. Свинина усваивается несколько хуже, чем остальные виды мяса, но, тем не менее, она обладает достаточными полезными свойствами: в ней много питательных веществ и минералов, содержатся почти все витамины группы B в очень большом, не характерном для мяса количестве. В больших количествах свинина может нанести вред организму, даже нарушить обмен веществ и привести к ожирению. Опасна свинина еще и тем, что в ней могут находиться паразиты, поэтому свинину надо всегда очень тщательно прожаривать [5].

Одно из преимуществ конины в том, что это самое экологически чистое мясо. Лошадей выращивают в чистых степях, на воле, а не в грязном стойле, обкалывая антибиотиками, как коров и свиней. Белок, содержащийся в конине, идеально сбалансирован по аминокислотному составу. Конина понижает содержание в крови холестерина, регулирует обмен веществ, нейтрализует воздействие радиации. В ней содержится большое количество витаминов и микроэлементов: калий, натрий, фосфор, железо, медь, магний, аминокислоты, тиамин, рибофлавин, витамины группы В, А, РР, Е. Кроме того, конина не алергенна и вполне может применяться для детского питания. Неудивительно, что это мясо так любимо кочевниками: конина легко заменяет разнообразный рацион с множеством овощей, фруктов и круп, такой, как у оседлых народов, занимающихся огородничеством и культивированием злаков [5].

Оленина, как и мясо других диких животных, ― достаточно жесткое, нуждающееся в долгом вымачивании мясо, его сложно готовить. Зато олени питаются ягелем ― полезным мхом, обладающим антибиотическими и другими лекарственными свойствами. Благодаря такой диете мясо оленя само приобретает лечебные свойства и считается крайне полезным, снижает риск заболевания сахарным диабетом, атеросклерозом, гипертонией, болезнями сердца и многими другими, его можно употреблять в сыром виде, не опасаясь паразитов. Мясо оленя усваивается человеческим организмом значительно лучше, чем баранина, говядина, свинина и даже курятина. Оно не жирное, содержит большое количество витаминов и минералов [5].

В сложившихся условиях использование в качестве источника белка мяса диких животных, которое всегда считалось здоровой пищей, в силу ряда причин: дикие животные питаются натуральными кормами, к тому же вдали от промышленных зон; они ведут подвижный образ жизни, что положительно сказывается на консистенции их мяса – оно достаточно плотное и не особенно жирное, в силу чего мясо диких животных одновременно имеет высокие питательные и диетические свойства. Одним из наиболее ценных для здоровья видов дичи считается мясо косули. Существенная польза и маловероятный вред для организма человека сделали этот продукт любимым многим деликатесом. Мясо косули содержит множество микроэлементов, которые необходимы для здоровья человека. Животное питается здоровой растительной пищей, поэтому его мясо не содержит вредных веществ. Полезные свойства мяса косули распространяются на системы организма: пищеварительную, иммунную, эндокринную, нервную. Мясо этого дикого животного отличается низкой калорийностью и малым количеством жиров и содержит большой набор минеральных веществ, идеально подходит для людей, следящих за своим здоровьем и придерживающихся правильного питания [8, с. 188].

К белому мясу относят мясо кур, мясо индейки, крольчатину.

Первое, о чем следует упомянуть, говоря об особенностях мяса птицы, это о большом содержании в нем белка. Именно белок делает его таким питательным и популярным среди тех, кто придерживается здорового образа жизни и полезного рациона. Помимо белка в состав мяса птицы входят витамины, минералы, жиры, экстрактивные вещества, а также коллаген и эластин. Мясо птицы особенно богато витаминами группы В, которые участвуют в обменных процессах и нормализуют самочувствие ( рекомендованы женщинам в период беременности и кормления грудью, поэтому мясо птицы часто входит в их рацион; в составе мяса можно встретить витамины  и , А, С, Е, D и РР). Из полезных минеральных соединений выделяются железо, фосфор, кальций, магний, марганец, натрий, йод и цинк. По содержанию фосфора мясо птицы уступает лишь морепродуктам. Что касается полиненасыщенных жирных кислот, присутствующих в составе мяса птицы, то они невероятно полезны для нашего организма, снижая риск гипертонии и предотвращая развитие инфарктов и инсультов. Именно из мяса птицы их можно получить в достаточном количестве, чтобы поддерживать в норме свой организм [2; 11].

Куриные и индюшачьи грудки являются рекордсменом по соотношению количества белка к количеству жира ― на 170 г мяса 3 г жира и около 40 г белка.

Крольчатина также богата белком, полезна и отличается хорошим вкусом. В 100 г содержится 21–23 г белка, а жира, как правило, не больше 10 г. По этому показателю кролик, как диетическое мясо, превосходит курятину. Кроличье мясо усваивается человеком на 90%, в то время как говядина ― на 60%. В кролике жира больше, чем в курице, но мало холестерина и много полезных полиненасыщенных жирных кислот Омега-3. Витаминов и минералов в крольчатине больше, чем в других видах мяса, есть витамины , РР, много железа, фосфора и кобальта, в достаточном количестве имеется марганец, фтор и калий. Мясо кролика гипоаллергенно, поэтому рекомендуется очень маленьким детям. Его недостаток сложность в  приготовлении.

Субпродукты: куриные, индюшачьи и кроличьи печень, почки, сердце, желудки ― практически не разнятся с мясом по количеству содержащихся в них белка ― 100 г субпродуктов содержит около 15–20 г белка. Но в них содержится почти 12% жира. Это отличный вариант для тех, кто экономит.

Для производства белковых ингредиентов кроме молочных белков используются также белки, полученные из побочных продуктов мясоперерабатывающей промышленности, таких как кровь, кости и шкура.

Кровь составляет примерно 7% от веса тела млекопитающих. Цельная кровь используется для производства мясных продуктов: кровяная колбаса, чёрный пудинг. Кровь разделяют на несколько фракций, содержащих различные ингредиенты: высоко функциональные белки плазмы крови, фибриноген и гемоглобин, в основном используемые в качестве красителей; они обладают хорошей растворимостью и значительными гелеобразующими и эмульгирующими свойствами, что делает их полезными для использования в мясных продуктах. При производстве мясных продуктов рекомендуется использование белков плазмы крови на уровне 0,5–2%. Высокое содержание полноценных белков, биологически активных и минеральных веществ обусловили использования крови убойных животных для выработки продуктов питания, медицинского и лечебно-профилактического назначения [9; 10].

Коллаген получают из шкур животных, экстрактов костей, субпродуктов и скелетных мышц. Коллаген мало используется в пищевых продуктах. С помощью денатурации с последующего частичного гидролиза коллаген превращается в желатин. Производство концентрированных коллагеновых ингредиентов возможно путем добавления горячей воды в жировые обрезки или свиную шкуру с последующим разделением центрифугированием на два потока и полутвердый поток, обезвоживанием и дальнейшей обработкой измельчением, вальцеванием, помолом или гранулированием для получения сухих функциональных ингредиентов. Коллаген может быть модифицирован с помощью нагревания или ферментации для получения различных сухих функциональных белковых ингредиентов, которые могут быть использованы в мясных продуктах, а также в качестве альтернативы мясу [1].

Полноценным источником белка является рыба.

Различают белую и красную рыбу.

Белая рыба (минтай, путасу, треска или хек) является ценным источником белка. Самый постный сорт такой рыбы содержит до 20 г белка на 100 г продукта, притом, что калорийность ее не будет превышать 80 кКал.

Красная рыба ― великолепный источник белков и полезных жиров, которые поддерживают иммунитет и положительно влияют на сердечнососудистую систему. В 100 г атлантического лосося содержится 30 г белка, 9 г жира (из которых 3–4 г составляют мононасыщенные жиры). Красная рыба калорийнее белой ― 210 кКкал на 100 г продукта. В красной рыбе содержится большое количество витамина В12, который принимает участие в обмене веществ.

Последние годы широкое распространение получило применение в пищу морепродуктов в качестве источников белка и других полезных веществ. По питательной ценности мясо нерыбных продуктов не уступает куриным яйцам и значительно превышает питательную ценность говядины и трески. Морепродукты гораздо нежнее мяса, имеют мало соединительной ткани, поэтому блюда из них готовятся быстрее, легче перевариваются и хорошо усваиваются, богаты витаминами и минералами. Витамин C, тиамин и натрий содержатся в морепродуктах в маленьких количествах, но они являются хорошим источником витаминов ниацин, В12 и В6, содержат цинк (устрицы и ракообразные), железо (устрицы и креветки), медь (устрицы, крабы, омары), калий (мидии, гребешки, и моллюски), йод, фосфор и селен, необходимые для нормальной жизнедеятельности организма человека. Однако с особой тщательностью следует подходить к свежести морепродуктов и режиму их хранения, так как самым большим недостатком является то, что морепродукты подвергаются сильному микробиологическому обсеменению [7, с. 118].

Яйца и молоко также являются полноценными источниками белка [2; 11].

Яичный белок куриных яиц является наиболее востребованным в спортивной среде, так как в нем содержатся незаменимые аминокислоты, необходимые для построения мышечной ткани (перепелиные яйца, в связи с их размерами, плохой источник белков; в гусиных и утиных яйцах содержится большое количество жиров). Основная доля протеина содержится именно в «белке» куриного яйца. В яйце среднего размера находится около 7 г белка, из которых только два содержатся в желтке.

Богатым источником белка считается нежирный творог ― всего в 100 г содержится 17–18 г белка. Так как этот протеин усваивается достаточно медленно, творог едят на ночь, обеспечивая тем самым организм необходимым количеством аминокислот. Но употребление творога в больших количествах замедляет метаболизм и если обмен веществ медленный, то рекомендовано съедать не больше 100–120 г этого молочного продукта за сутки.

В йогурте и кефире протеина не очень много ― 3–3.5 г на 100 г, но эти они могут выступать в роли дополнительных источников макронутриента.

Сыры содержат среднее количество белков. Правда, помимо белка, они богаты еще и жирами и солью. Существуют сыры с низким содержанием жира, но на прилавках найти их крайне трудно.

С точки зрения биотехнологии и получения белкового субстрата из молочных продуктов следует иметь ввиду, что молочные белки, как правило, делятся на две группы, а именно на казеин и сывороточные белки, обе из которых уже активно используются в измельченных и эмульгированных мясных продуктах. Примером может послужить использование концентрата сывороточного белка или гидролизованного казеина в маринованных или шприцованных мясных продуктах [1, с. 49].

Казеинат натрия широко применяется в консервированных мясных продуктах, таких как мясной рулет и сардельки, и его вряд ли можно чем-то заменить.

На основе молочных белков были разработаны аналоги мяса. Valess® является продуктом на основе молочных белков, продаваемым компанией Campina Friesland. Текстурированные сывороточные белки продемонстрировали, что они могут заменить до 40% от веса гамбургеров без какого-либо негативного воздействия на вкус и текстуру. Возможно использование молочных белков в куриной грудке на уровне 2% (по весу), а также с добавлением 51% воды. Оказалось, что все молочные белки значительно снижают кулинарные потери по сравнению с контролем, при этом казеинат продемонстрировал наилучший результат. Тем не менее, при сравнении по уровню белка (2% от общего белка) лучшими ингредиентами оказались цельное молоко и модифицированная молочная сыворотка. С экономической точки зрения модифицированная молочная сыворотка является наиболее выгодным ингредиентом даже при использовании в количестве, в три раза большем, чем казеинат. Различные молочные белки доступны на рынке и широко используются в мясной промышленности для улучшения текстурных характеристик, удержания влаги и связывания жира [1, с. 50].

Выводы

Белки (протеин) ― органические соединения, в состав которых входит 22 аминокислоты ― являются основным материалом для строительства клеток организма человека, участвуют во многих биологических процессах и выполняют множество разнообразных функций.

К традиционным источникам белка относятся мясо, птица и субпродукты, рыба и морепродукты, молоко и молочные продукты, яйца.

Мясо, как источник белка и других питательных веществ ― исключительно ценный продукт питания, так как по химическому составу, структуре и свойствам оно близко к основным тканям человека. Пищевая ценность мяса зависит от его химического состава ― содержания белков и их биологической ценности, содержания жиров, витаминов, экстрактивных веществ, макро- и микроэлементов.

Энергетическая ценность мяса колеблется в пределах 100–500 кКал/100 г в зависимости от его вида, категории и сорта.

Содержание белков в мясе составляет примерно 1,5–21 % (в жирной свинине ― 11,7 %).

Литература

1. Байнович, Б. Альтернативы мясному белку ― обзор / Б. Байнович, У. Биндрич, А. Мэтис, Ф. Хайнц // Международная научно-практическая конференция, посвященная памяти Василия Матвеевича Горбатова. ― 2012. ― № 1. ― С. 46–58.

2. Волик, В.Г. Резервы пищевого белка в птицеводческой отрасли /В.Г. Волик, Д.Ю. Исмаилова, О.Н. Ерохина // Сборник научных трудов Всероссийского научно-исследовательского института овцеводства и козоводства. ― Т. 3. ― 2014. ― № 7. ― С. 370–374.

3. Лучшие источники белка  [Электронный ресурс]. ― Режим доступа: http://www.stylefitness.ru/luchshie-istochniki-belka.html (дата обращения: 01.12.2019).

4. Нелепов, Ю.Н. Животный белок ― дополнительный источник мяса /  Ю.Н. Нелепов, Е.В. Карпенко // Интеграционные процессы в науке, образовании и аграрном производстве – залог успешного развития АПК: сб. материалов Международной научно-практической конференции, Волгоград, 25–27 января 2011 г. В 4-х т. ― Т. 1. ― Волгоград: Волгоградский государственный аграрный университет, 2011. ― С. 257-260.

5. О различных видах мяса: плюсы и минусы [Электронный ресурс]. ― Режим доступа: http://faktorvkusa.ru/o-razlichnyh-vidah-myasa-plyusy-i-minusy/ (дата обращения: 01.12.2019).

6. Сивко, А.Н. Использование баранины в кухне народов Кавказа / А.Н. Сивко, Д.В. Ананина // Актуальные проблемы развития современного российского общества теория и практика: Сб. научных статей. ― Волгоград: Волгоградский кооперативный институт (филиал) Российского университета кооперации, 2017. ― С. 104–109.

7. Сивко, А.Н. Использование морепродуктов в блюдах японской кухни / А.Н. Сивко, А.Н. Гончар // Актуальные проблемы развития современного российского общества теория и практика: Сб. научных статей. ― Волгоград: Волгоградский кооперативный институт (филиал) Российского университета кооперации, 2017. ― С. 117–120.

8. Сивко, А.Н. Мясо диких животных как источник белка в питании современного человека / А.Н. Сивко, И.В. Струков  // Актуальные проблемы развития современного российского общества теория и практика: Сб. научных статей. ― Волгоград: Волгоградский кооперативный институт (филиал) Российского университета кооперации, 2017. ― С. 186–191.

9. Тарасенко, Н.А. Кровь как источник полноценного белка / Н.А.Тарасенко, М.Л. Файвишевский // Мясные технологии. ― 2011. ― № 4. ― С. 43–47.

10. Файвишевский, М.Л. Кровь как источник полноценного белка / М.Л. Файвишевский // Мясные технологии. ― 2011. ― № 4. ― С. 43–47.

11. Штеле, А.Л. Куринове яйцо и мясо бройлеров – основной источник полноценного белка / А.Л. Штеле // Достижения науки и техники АПК. ― 2006. ― № 8. ― С. 39–41.

Скачано с www.znanio.ru