Физиологическое значение белков, пептидов и аминокислот в питании человека

Пептиды – это олигомеры, составленные из остатков аминокислот (от нескольких штук до нескольких сотен). В организме пептиды синтезируются из аминокислот, либо образуются при гидролизе (расщеплении) белковых молекул.

На сегодня установлены физиологическое значение и функциональная роль наиболее распространенных групп пептидов, от которых зависят здоровье человека, органолептические и санитарно-гигиенические свойства пищевых продуктов.

Пептиды-буферы,способные поддерживать постоянный уровень рН, обнаруженыв мышцах животных и человека.

Пептиды-гормоны, вырабатываемые клетками желез, регулируют деятельность отдельных органов, желез и организма в целом: сокращение гладкой мускулатуры организма и секреции молока молочными железами, регуляция деятельности щитовидной железы, активности роста организма, образования пигментов, обуславливающих цвет глаз, кожи, волос.

Нейропептиды. Это две группы пептидов (эндорфины и энкефалины), содержащихся в мозге человека и животных. Они определяют реакции поведения (боязнь, страх), влияют на процессы запоминания, обучения, регулируют сон, снимают боль.

Вазоактивные пептиды синтезируются из белков пищи и оказывают влияние на тонус сосудов.

Пептидные токсины вырабатываются микроорганизмами, ядовитыми грибами, пчёлами, змеями, морскими моллюсками и скорпионами. Наибольшую опасность представляют токсины микроорганизмов (золотистый стафилококк, бактерии ботулизма, сальмонеллы), в том числе грибков, которые развиваются в сырье, полуфабрикатах и готовых пищевых продуктах.

Пептиды-антибиотикиимеют бактериальное или грибковое происхождение и используются в борьбе с инфекционными заболеваниями, вызываемыми стрептококками, пневмококками, стафилококками и др. микроорганизмами.

Вкусовые пептиды –соединения со сладким или горьким вкусом. Пептиды горького вкуса образуются в молодых ещё незрелых сырах. Пептиды со сладким вкусом (аспартам) используются в качестве заменителя сахара.

Протекторные пептиды выполняют защитные функции, прежде всего – антиоксидантные.

БЕЛКИ МОЛОКА

Белки являются важнейшей составной частью молока. Общее содержание белков в молоке колеблется от 2,9 до 4%.

По перевариваемости и сбалансированности аминокислотного состава они относятся к наиболее биологически ценным. Степень чистой утилизации молочного белка в организме человека составляет 75% (казеин усваивается на 95%, сывороточные белки – на 97%).

Известно более 20 аминокислот в составе белков молока. Из 18 аминокислот молока 8 относятся к незаменимым, причём их значительно больше, чем в белках мяса, рыбы, растений. 100 г белков молока полностью удовлетворяют потребность в незаменимых аминокислотах.

В молоке обнаружена целая система белков, из них выделены две главные группы: казеины и сывороточные белки (СБ). Основная часть белков молока – 78-85% представлена казеином, который не является гомогенным белком, а состоит из смеси различных белков, как и СБ.

Разделение белков молока на казеин и СБ происходит при рН 4,6, когда казеин переходит в осадок, а сывороточные белки остаются в растворе.

Фракции казеина и СБ различаются по растворимости в различных веществах, а также по электрофоретической подвижности.

Фракционный состав казеина: α_s-, β-, κ-, γ-казеины.

Фракционный состав СБ: β-лактоглобулин, α-лактальбумин, альбумины сыворотки крови, иммуноглобулины, протеозопептоны, лактоферрин, трансферрин и др.

Каждая из фракций казеина и СБ находится в виде нескольких генетических вариантов, которые различаются по своей первичной структуре. Это связано с наследственными факторами и генетические варианты обозначают буквами латинского алфавита: A, В, С, D, Е.

Казеин имеет молекулярную массу в пределах 19000-24000.Главные компоненты казеина α_s, β и κ. (Индекс s означает, что фракция чувствительна к кальцию). γ-казеины являются фрагментами полипептидной цепи β-казеина (схема 1):

Схема 1. Фракционный состав казеина

Казеина в молоке 2,3-2,9%. В практике под казеином понимают смесь белков, осаждаемых из обезжиренного молока при подкислении до рН 4,6 при 20°С. Фракции, в отличие от сывороточных белков, содержат фосфор.

Группа α_s-казеинов – основная группа, осаждается в 0,4М растворе CaCl₂ при рН 7 и температуре 0-4°С, не растворяется в 4,6 М растворе мочевины. Наиболее электрофоретически подвижна (поэтому обозначена α). Подразделяется на α_s–, α_s2–_, иα_sо–казеины, которые отличаются некоторыми свойствами.

β-казеин растворим в 4,6 М растворе мочевины, но не растворим в 3,3 М растворе мочевины при рН 4,6. Наиболее гидрофобная фракция казеина. Нечувствителен к Са-ионам при 4°С, но осаждается при 35°С.

æ-казеин растворяется в 0,4 М растворе CaCl₂ при рН 7 и температуре 0-4°С. В отличие от других фракций хорошо растворяется, не осаждается ионами Са, [т.к. в молекуле много лиофильных ОН-групп], стабилизирует против действия кальция α_s, α_s2 и β-казеины, вместе с которыми образует мицеллы. При действии сычужного фермента распадается на парагидрофобный æ-казеин, осаждающийся вместе с α_s-_, α_s2- и β-казеинами, и гидрофильный растворимый гликомакропептид.

Группа γ-казеинов, как было сказано, является фрагментом цепи β-казеина. Фракция растворяется в 3,3 М растворе мочевины, но не растворяется в 1,7 М растворе мочевины при рН 4,7 после добавления (NH₄)₂SO₄.

Казеин содержится в молоке в виде казеинаткальцийфосфатного комплекса (ККФК), который образует мицеллы, состоящие из казеина и неорганических компонентов – кальция и фосфатов. Размер мицелл 40-300 нм и имеют они почти сферическую форму.

Одна часть кальция в ККФК связана с органической частью комплекса:

O – Ca – O O

R - CH₂O-P = O или R - CH₂O-P Ca

OHO

казеинат кальция казеинат кальция

В первом случае Са имеет свободную связь и может образовать Са-мостик между расположенными друг против друга серинфосфатными группами двух молекул казеина, поэтому его называют структурообразующим:

O – Ca – O

R – CH₂ – O – P=O O=P – O – CH₂ – R OH HO

Казеин

Другая часть Са связана с неорганической частью ККФК, т.е. входит в состав фосфата Са, который химически связан с казеином и присутствует во всех мицеллах казеина. Фосфор коллоидного фосфата Са, в отличие от фосфора органического, входящего в состав казеина, называется неорганическим:

O

O – Ca – O – P^неорг – O – Ca – O

^оргP=O ОН O=P^орг

CH₂ – O OH HO O – CH₂