Современное представление о белковой потребности. При расчете потребности в белке надо считаться с тем, что максимальный анаболический эффект рациона и оптимальное использование принятого белка для пластических целей возможно лишь в том случае, если энергетические потребности организма смогут быть полностью покрыты за счет не содержащих азота энергетических материалов.
Проблема адекватного белкового обеспечения сегодня в значительной мере усложнилась тем, что дебаты идут уже не об одной величине — оптимальном количестве белка, а об оптимальном количестве по крайней мере восьми аминокислот и необходимом количестве заменимого азота и его форм в пище.
По мнению Ю. Н. Кремера (1965), Todhunter (1973), правильно говорить не о потребности в белке, а о потребности в незаменимых аминокислотах и заменимом азоте. Потребность в азотных соединениях зависит от физиологического состояния организма, пола, возраста и выполняемой работы (Bour, 1972).
Brody и др. (1934) показали наличие тесной корреляции между азотом эндогенного катаболизма (минимальным количеством азота, достаточным для возмещения тканевых потерь) и так называемым метаболическим весом (весом животного, возведенным в степень 0,72). При расчете получилось, что на каждую килокалорию основного обмена приходится 2 мг «эндогенного» азота. В связи с тем, что основной обмен взрослого человека примерно равен 1500 ккал, минимальная потребность в азоте должна составить 1500X2 = 300 мг.
Muller (1964) полагает, что суточная минимальная потребность в белке для человека весом 65 кг составляет 5,25 г азота, что эквивалентно 33 г белка. Данная величина совпадает с количеством белка, достаточным, по мнению Rose (1942, 1955), для поддержания азотистого равновесия у молодых людей.
При расчете суточного потребления белка должна учитываться его качественная характеристика. Так, Crampton (1963, 1964) указывает, что потребность в полноценном белке достигает 8,8 г на 1000 ккал. Для взрослого мужчины весом 70 кг при расходе 2800 калорий она составляет 25 г, а необходимое суточное потребление белка при биологической его ценности, равной 75%, достигает 32,5 г.
Приведенные выше формулы позволяют определить ориентировочные средние количества минимальной потребности в белке без возможных индивидуальных колебаний, которые могут быть весьма значительными даже при одних и тех же физиологических параметрах.
Более точные данные можно получить путем расчета так называемой надежной потребности (данные Fao, 1957). Для определения последней следует величину суточной минимальной потребности в белке умножить на условный коэффициент, равный 1,5.
Таким образом, для «стандартного» мужчины надежное количество полноценного белка равно 23X1,5 = 34 г. Поскольку калорийность суточного рациона «стандартного» мужчины равна 3200 ккал, можно вычислить процентное содержание надежного количества белковых калорий в этой диете следующим образом:
[34 X 4]/3200 X 100 = 4,25%
Для «стандартной» женщины соответствующие величины белка вычисляют, исходя из калорийности пищи 2300 ккал.
Расчет оптимальных норм белка, рекомендованных для различных групп населения Институтом питания АМН СССР, на основе работ М. Н. Шатерникова, О. П. Молчановой (1958, 1961), А. Э. Шарпенак (1956, 1959), исходит из энергетических трат организма (таблица 111).
Таблица 111. Суточная физиологическая потребность в пищевых веществах и энергии (рекомендуемые нормы питания АМН СССР)
| Возрастная группа (18-60 лет) | Белки (г) | Жиры (г) | Углеводы (г) | Калорийность (клал) | |
| I группа: работа не связана с физическим трудом | Мужчины | 102 | 97 | 410 | 3000 |
| Женщины | 92 | 87 | 369 | 2700 | |
| II группа: механизированный труд | Мужчины | 120 | 113 | 478 | 3500 |
| Женщины | 109 | 103 | 437 | 3200 | |
| III группа: труд средней тяжести | Мужчины | 137 | 129 | 546 | 4000 |
| Женщины | 123 | 116 | 492 | 3600 | |
| IV группа: тяжелый физический труд | Мужчины | 154 | 145 | 615 | 4500 |
Исследование азотистого баланса у здоровых лиц легло в основу современных представлений о норме белка в рационе.
Однако определение общей потребности в пищевом азоте, без учета аминокислотного состава белков, калорийности пищи, витаминов в настоящее время невозможно.
Минимальную потребность в белке взрослого человека можно также вычислить, если исходить из минимальной потребности его в какой-либо незаменимой аминокислоте (Tasaki, 1971).
Из изученных аминокислот необходимыми оказались: триптофан, лизин, метионин; недостаток какой-либо из перечисленных аминокислот быстро приводил к отрицательному азотистому балансу.
В клинических работах (Rose и др., 1956, 1957) показано влияние на человека диет с дефицитом различных аминокислот. Из рациона исследуемого исключались последовательно важнейшие аминокислоты и изучалось влияние их дефицита на азотистый баланс. При решении поставленной задачи Rose использовал рационы, в которых источником азота служила смесь синтетических аминокислот; калорийность пищи обеспечивалась за счет сахарозы, крахмала и сливочного масла. Эти опыты показали, что для питания человека необходимы валин, метионин, треонин, лейцин, изолейцин, фенилаланин, триптофан и лизин. Исключение из питания одной из перечисленных аминокислот приводило к отрицательному азотистому балансу, а добавление дефицитной аминокислоты восстанавливало азотистое равновесие. По данным Clarck и др. (1960, 1963), которые исследовали потребность в незаменимых аминокислотах по методике, аналогичной указанной выше азотистое равновесие устанавливалось, когда количество пищевого азота было не менее 9 г, что эквивалентно 56 г условного белка *.
Соотношение незаменимых аминокислот в рационе является хотя я весьма существенным, однако не единственным фактором, определяющим анаболический эффект рациона рядом авторов (Rose и др., 1948; Wretling, 1949) было показано, что если в рационе незаменимый азот аминокислот становится формирующим источником пищевого азота, то это оказывает отрицательный эффект на функции организма; создается впечатление, что для синтеза заменимых аминокислот организм использует другие формы азота лучше, чем азот незаменимых аминокислот. Сказанное свидетельствует, что в создании оптимальных условий для анаболических процессов в тканях существенную роль играет соотношение между незаменимой и заменимой формами азота. Можно предполагать, что значение этого соотношения зависит от ряда факторов, в том числе от видовых различий и физиологического состояния организма.
Наиболее важным источником заменимых аминокислот является глютаминовая кислота (А. Е. Браунштейн, 1949; 1957). Вместе с тем, набор заменимых аминокислот более эффектен, чем одиночные заменимые аминокислоты (Rose и др. 1948).
Исследователи, изучавшие вопросы повышения биологической эффективности малоценных белков, часто сталкивались с тем, что при добавлении к рациону отдельных аминокислот и белков, вопреки ожиданию, отмечались отрицательные эффекты выражавшиеся в остановке роста молодых животных, в ухудшении состояния азотистого равновесия, в жировом перерождении печени и других симптомах, характерных для нарушенного питания.
Это явление описывают в литературе как дисбаланс (imbalance — нарушение равновесия аминокислот) и связывают его с приемом пищи с резким отклонением от оптимальных соотношений незаменимых аминокислот. В основе дисбаланса может также лежать обусловленное сходство структур, конкуренция между отдельными аминокислотами в процессе их транспорта из кишечника в кровь и из внеклеточного во внутриклеточное пространство. Таким образом, не только дефицит, но и избыток той или иной аминокислоты в рационе может оказаться нежелательным. Более выражены явления дисбаланса, если к малобелковому рациону добавляют неполный набор незаменимых аминокислот.
Необходимо учесть, что корреляция между биологической эффективностью рациона и его калорийностью может существовать лишь в определенных пределах. Наличие такой корреляции между калорийностью пищи и задержкой азота при постоянном содержании белка в рационе было отмечено в опытах на собаках (Allison, 1953, 1956). При низкой или высокой калорийности пиши подобная корреляция исчезает. Так, например, при калорийности, обеспечивавшей лишь 25% энергетических потребностей, несмотря на наличие в рационе адекватного количества белка, показатели белкового обеспечения организма были такими же, как на безбелковом рационе (Allison, Fitzpatrick, 1960). В этих же условиях отмечено резкое снижение веса внутренних органов (печени, сердца, почек) и абсолютного содержания белка в них. Согласно Miller (1964), если белковые калории составляют 54% обшей калорийности, то биологическая эффективность рациона становится равной нулю. Можно, таким образом, сказать, что существует «пороговая» калорийность, ниже которой не может установиться положительный азотистый баланс у взрослого и невозможен рост молодого организма даже при поступлении полноценного белка в избытке. О наличии «пороговой» калорийности свидетельствуют и наблюдения за людьми (Young и др., 1957)
Сказанное приводит нас к выводу, что лишь определенное соотношение калорийности и белка в рационе может обеспечить максимальный анаболический эффект.
В работах А. Е. Браунштейна (1953, 1959), Faber (1963) доказано влияние витаминов группы «В» на азотистый баланс. Авторы указывают, что при авитаминозе «В» нарушается аминирование, переаминирование, дезаминирование аминокислот, нарушается синтез мочевины из аммиака и пуриновых оснований, в результате чего наступает расстройство белкового обмена и азотистый баланс становится отрицательным Витамины оказывают благоприятный эффект на восстановление аппетита, усвоение азота, способствуют сохранению белкового состава плазмы.
При длительном малобелковом питании потребность людей в пищевом азоте для поддержания азотистого равновесия прогрессивно снижалась по мере увеличения длительности испытания (Voshimura 1961; Bianchi, 1970); при этом, несмотря на отсутствие изменений азотистого баланса, возникали клинические симптомы белковой недостаточности.
Вопрос о нормах белкового питания тесно связан с проблемой резервного белка, т. е. способностью тканей животного организма депонировать белок про запас. Некоторые авторы (Halac, 1959, 1960; Holt и др., 1962) отрицают создание белковых запасов в организме и считают понятие «резервный белок» не правомерным. Allison (1961), признавая существование резервов белка, вкладывает в это понятие иное содержание, нежели понятие резервов жира или углеводов.
Следует считать установленной возможность накопления азота и белка в разных органах и тканях человеческого тела. Однако в противоположность жиру, величина этих запасов белка (азота) относительно невелика. Наличие запасов до известной степени объясняется динамичностью величины азотистого баланса при переходе с одного рациона на другой.
Из сказанного следует, что пока еще нельзя количественно охарактеризовать понятие оптимальное питание и оптимальное содержание белка в рационе, поскольку термин оптимальный можно присвоить рациону лишь в том случае, если он способен наиболее эффективно обеспечить как потребности организма на данном этапе, так и «стратегические» цели питания. Можно лишь сказать, что существуют как нижние, так и верхние границы белкового обеспечения организма, переход через которые оказывает одинаково отрицательный эффект на его функции.
* Условным (идеальным) белком называется белок, усваивающийся организмом человека на 100%.