Znaczenie jakości i ilości białka w prawidłowym funkcjonowaniu

Znaczenie
jakości i ilości
dla zdrowia
Żywność
białka w prawidłowym
funkcjonowaniu organizmu
Białka to składniki pokarmowe niezbędne dla życia,
o złożonej budowie chemicznej, której elementarną część składową stanowią aminokwasy zawierające
w swojej cząsteczce atomy węgla, tlenu, azotu, wodoru
oraz niektóre siarki. W organizmie pełnią funkcje głównie budulcowe, aczkolwiek w pewnych warunkach są też
źródłem energii. Różnią się składem aminokwasowym,
co znajduje wyraz w rozmaitym pokrywaniu przez nie zapotrzebowania organizmu. Potrzeby organizm realizuje,
korzystając z puli aminokwasowej, na którą składają się
aminokwasy pochodzące z rozpadu białek ciała, białek
pożywienia oraz powstające w wyniku endogennej syntezy. W organizmie dorosłego człowieka, pozostającego
w stanie równowagi metabolicznej, synteza białka służy
głównie odnowie białek ustrojowych, przy czym z ogólnej ilości białka znajdującego się w organizmie ok. 3%
w ciągu doby ulega rozpadowi i zostaje zsyntetyzowana
de novo. Ponad dwie trzecie uwalnianych w ten sposób
aminokwasów jest ponownie wykorzystywane do celów
anabolicznych, a jedna trzecia jest całkowicie metabolizowana i musi być zastąpiona nowymi aminokwasami
pochodzącymi zarówno z białek pokarmowych, jak i wytworzonych endogennie.
Dla prawidłowego funkcjonowania organizmu człowieka białka w ciągu całego życia winny być utrzymywane
w stanie równowagi dynamicznej, będącej wypadkową
procesów syntezy i rozpadu określanych mianem turnover
8
prof. dr hab.
Anna Gronowska-Senger
Zakład Oceny Żywienia
Wydział Nauk o Żywieniu
Człowieka i Konsumpcji
Szkoła Główna
Gospodarstwa Wiejskiego
(wymiana). Gdy tempo degradacji białka w komórce przewyższa tempo syntezy białek, część uwolnionych aminokwasów przechodzi z komórek do krwi. Ma to miejsce
w okresach międzyposiłkowych, a zwłaszcza w czasie
przerwy nocnej. Krążące we krwi aminokwasy wnikają do
tych komórek, w których odbywa się synteza białek. Przy
normalnym poziomie spożycia białka przepływ aminokwasów przez krew pięciokrotnie przewyższa ich dopływ
z pożywienia.
W stanie równowagi dynamicznej 80% aminokwasów
krążących we krwi pochodzi z uwalniania białek tkankowych i zmniejsza się wraz z wiekiem. U ludzi spożywających dietę bezbiałkową, niskokaloryczną tempo przepływu aminokwasów przez krew oraz tempo uwalniania
białek ciała obniża się o połowę, podczas gdy tempo metabolizmu podstawowego zaledwie do ok. 90%.Tym samym dopływ aminokwasów z krwią do tkanek nie ogranicza syntezy białek komórkowych.
Organizm człowieka nie magazynuje aminokwasów ani
białek, dlatego nadmiar aminokwasów pochodzących
z pożywienia jest szybko katabolizowany głównie w wątrobie oraz w jelicie przekazującym je żyłą wrotną do wą-
troby. Białka w poszczególnych narządach wewnętrznych
mają zróżnicowany okres półtrwania, czyli czas, w jakim
połowa ich zawartości ulega wymianie. Dla wątroby wynosi on ok. 1 dnia, serca 4,1 dnia, mięśni 10,7–22,6 dnia,
zależnie od rodzaju białek (sarkoplazmatyczne, miofibrylarne), a dla erytrocytów 120 dni.
To, w jakim stopniu potrzeby organizmu zostaną pokryte, zależy nie tylko od podaży białka w pożywieniu, ale
również jego jakości, tzn. wartości odżywczej, czyli przydatności do pokrycia potrzeb organizmu wynikających
z przemian metabolicznych. Organizm człowieka nie
posiada zdolności wytwarzania wszystkich istniejących
w przyrodzie 20 aminokwasów, stąd podzielono je na
trzy grupy:
1) egzogenne – niezbędne, tzn. niesyntetyzowane
w organizmie i dostarczane wyłącznie z pożywieniem. Są to: fenyloalanina, izoleucyna, leucyna,
lizyna, metionina, treonina, tryptofan, walina;
2) względnie egzogenne – wytwarzane w organizmie w zbyt małych ilościach dla potrzeb wzrostu
i rozwoju (dzieci). Należą do nich arginina i histydyna;
3) endogenne – syntetyzowane w ustroju w wystarczających ilościach. Zaliczane są do tej grupy: alanina, asparagina, cystyna, cysteina, glicyna, kwas
glutaminowy, kwas asparaginowy, tyrozyna, prolina, seryna.
Uwzględniając skład aminokwasowy, białka żywności
podzielono na: pełnowartościowe, to jest zawierające odpowiednie w stosunku do potrzeb organizmu ilości wszystkich aminokwasów egzogennych, częściowo
niepełnowartościowe, czyli posiadające niektóre aminokwasy egzogenne w ilościach niewystarczających dla
potrzeb organizmu, oraz niepełnowartościowe, które
pozbawione są w swoim składzie przynajmniej jednego
aminokwasu egzogennego.
Zawartość aminokwasów egzogennych i endogennych,
wzajemne proporcje aminokwasów egzogennych, uwolnienie i wchłonięcie w przewodzie pokarmowym aminokwasów podczas trawienia, czyli strawność białka, a także odpowiedni dowóz energii decydują o jakości białka
pożywienia. Dla oceny tej jakości skład aminokwasowy
białek żywności porównuje się ze składem aminokwasowym białka wzorcowego charakteryzującego się najwłaściwszą z punktu widzenia potrzeb organizmu człowieka
zawartością aminokwasów egzogennych. Za wzorzec
przyjmuje się najczęściej skład aminokwasowy białka całego jaja kurzego lub wzorzec WHO/FAO. Im skład białek
żywności jest bardziej zbliżony do składu wzorca, tym
wyższa jest jego wartość odżywcza, a więc jakość.
Aminokwas egzogenny, którego zawartość w białku pożywienia jest najmniejsza, określa jego wartość odżywczą
i nosi nazwę aminokwasu ograniczającego.
Najwyższą wartość odżywczą mają białka produktów zwierzęcych z uwagi na wyższą strawność w po-
równaniu z białkami roślinnymi. Należą do nich jaja,
produkty mleczne (na przykład jogurt, kefir), mięso,
drób, ryby. W produktach tych zawartość białka waha
się w granicach od 3% w mleku do 20% w mięsie i rybach, a ich wartość odżywcza jest zróżnicowana. Aminokwasami najczęściej ją ograniczającymi są tu metionina,
cysteina i tryptofan. Produkty pochodzenia roślinnego
mają przeciętnie 1–2% białka, z wyjątkiem strączkowych
suchych (fasola, soja, groch), w których jest go znacznie
więcej – 21–25%. Białka roślinne mają niższą wartość odżywczą z uwagi na obecność w nich błonnika oraz inhibitorów enzymów trawiennych, zmniejszających strawność
ich białek. Aminokwasami ograniczającymi tę wartość są
w przypadku produktów zbożowych lizyna i tryptofan,
natomiast dla większości warzyw i owoców są to aminokwasy siarkowe (metionina i cysteina). Niemniej białka roślinne wywierają korzystny wpływ na metabolizm,
zwłaszcza białka nasion roślin strączkowych, wykazując
działanie hipocholesterolemiczne i hipotensyjne.
Wiedza na temat wartości odżywczej białek żywności pozwala na skomponowanie całodziennej racji pokarmowej
o składzie aminokwasowym najbardziej odpowiadającym
potrzebom organizmu. Przykładowo produkty zbożowe,
w których aminokwasem ograniczającym jest lizyna, spożywane z produktami bogatymi w ten aminokwas, czyli
produktami mlecznymi, takimi jak jogurt, kefir, podnoszą
wartość odżywczą zawartych w nich białek. Jednak dla
uzyskania efektu jej wzrostu konieczne jest, aby produkty zawierające uzupełniające się aminokwasy spożywać
jednocześnie lub maksymalnie w odstępie 4 do 6 godzin.
Dłuższe przerwy uniemożliwiają uzupełnianie się brakujących aminokwasów, obniżając przydatność białka do
celów budulcowych.
Ponieważ organizm nie magazynuje ani białek, ani aminokwasów, a jednocześnie rozkłada swoje białka, stąd
dla ich syntezy potrzebuje dostarczenia ich z pokarmami. Poziom spożycia białka wpływa na wielkość syntezy
po posiłku oraz rozpadu w okresie międzyposiłkowym.
Zwiększające się spożycie białek skutkuje większym ich
gromadzeniem w okresie poposiłkowym, a następnie rosnącym ich katabolizmem w okresach poabsorpcyjnych.
U dorosłego człowieka zapotrzebowanie na aminokwasy
wynika ze stałego wzrostu skóry i włosów, syntezy enzymów trawiennych, procesów wydzielniczych, a u dzieci
wzrostu i rozwoju organizmu. W przeliczeniu na kilogram masy ciała wynosi ono ok. 22 mg aminokwasów
egzogennych na dobę. Pomiędzy zapotrzebowaniem
organizmu na niektóre aminokwasy istnieją współzależności. Dotyczy to na przykład cysteiny, przy braku której
w dostatecznej ilości, rośnie zapotrzebowanie organizmu na metioninę. Stąd przyjmuje się, że 66% zapotrzebowania organizmu człowieka na aminokwasy siarkowe
powinna pokrywać metionina, a 33% cysteina. Uważa
się, że aminokwasy egzogenne winny stanowić około
50% zapotrzebowania na białko u niemowląt, a 16%
u dorosłego człowieka. Nieodpowiednie spożycie białka
w stosunku do potrzeb organizmu skutkuje określonymi
9
Żywność dla zdrowia
Tabela 1. Zalecane spożycie białka w Polsce
Grupa
Wiek
g/kg/d
0–0,5
1,52
0,5–1
1,60
1–3
1,17
4–9
1,10
10–15
1,10
16–18
0,95
10–15
1,10
16–18
0,95
Mężczyźni
>19
0,9
Kobiety
>19
0,9
Kobiety w ciąży
–
1,2
Kobiety
karmiące piersią
–
1,45
Niemowlęta
Dzieci
Chłopcy
Dziewczęta
konsekwencjami zdrowotnymi. Białko w ilościach umiarkowanie przekraczających zapotrzebowanie nie jest
szkodliwe dla zdrowia. Jednak podejmowane są próby
określenia górnej dopuszczalnej granicy jego spożycia.
Ilości dzienne białka, które powinien spożywać człowiek
z różnych źródeł, uzależnione są od wieku, masy ciała
oraz wartości odżywczej białka krajowej racji pokarmowej. Wyrażane są one w gramach na kilogram
masy ciała i wynoszą: dla dorosłych (powyżej
19 lat) około 0,9 g, dzieci i młodzieży 1,1 g,
kobiet ciężarnych 1,2 g, kobiet karmiących
powyżej 1,4 g. Najwięcej białka powinny otrzymywać niemowlęta – ponad
1,5 g. Rekomendacjom tym wychodzi
naprzeciw zalecane spożycie białka
w naszym kraju (tabela 1).
Nieodpowiednie spożycie białka
skutkuje zahamowaniem wzrostu
oraz rozwoju fizycznego i umysłowego
u dzieci, obniżeniem wydolności psychofizycznej dorosłych, osteoporozą, spadkiem
odporności organizmu, niedokrwistością, zaburzeniami procesów trawiennych, wzrostem czasu krzepnięcia krwi, powstawaniem obrzęków oraz utrudnionym
gojeniem się ran. U osób starszych zwiększa się ryzyko
złamań szyjki kości udowej. Daleko posunięte niedobory
białkowe prowadzą do niedożywienia białkowego dotyczącego głównie kontynentów afrykańskiego i azjatyckiego, którego następstwem są marasmus i kwashiorkor.
Choroby te dotykają zwłaszcza dzieci w pierwszych latach życia. Równie niekorzystne dla zdrowia człowieka
10
jest nadmierne spożycie białka, przeciążające pracę nerek i wątroby, które muszą zutylizować i wydalić nadmiar
powstających z niego aminokwasów. Jest to szczególnie
groźne u niemowląt, gdyż powoduje biegunki, kwasicę
metaboliczną, reakcje alergiczne, odwodnienie, hiperanemię oraz gorączkę. Spożywanie nadmiernych ilości
białka zwiększa ryzyko chorób naczyniowo-sercowych,
raka nerek i prostaty, a także ryzyko wystąpienia cukrzycy
i otyłości. Jeśli dotyczy białka zwierzęcego, może powodować hiperkalcurię prowadzącą do osteoporozy. Zatem
przestrzeganie rekomendowanego dziennego poziomu
spożycia białka, z wyjątkiem stanów chorobowych oraz
wad metabolicznych (fenyloketonuria, choroba trzewna), stanowi ważący element prawidłowego funkcjonowania organizmu. Spożywanie zalecanych dziennych
ilości białka winno odpowiadać właściwemu odsetkowi
energii z tego składnika, to jest 10–14% w całodziennej
należnej organizmowi energii dostarczanej z racją pokarmową.
Piśmiennictwo:
1. Gawęcki J. (red.): Białka w żywności i żywieniu. Wyd. Akademii Rolniczej w Poznaniu, Poznań 2003.
2. Denke M.A.: Metabolic effects of high-protein low-carbohydrate diets. Am. J. Cardiol. 2001; 88:
59-61.
3. Gertig H., Przysławski J.: Bromatologia. Zarys nauki o żywności i żywieniu. PZWL, Warszawa 2006.
4. Hasik J., Gawęcki J.: Żywienie człowieka zdrowego i chorego. PWN, Warszawa 2000.
5. Jarosz M., Bułhak-Jachymczyk B.: Normy żywienia człowieka. PZWL, Warszawa 2008.
6. Institute of Medicine. Dietary Reference Intake. The National Academies Press, Washington 2006.
7. Jarosz M. (red. nauk.): Praktyczny podręcznik dietetyki. Instyt. Żywn. Żyw., Warszawa 2010.
8. Keller S.: Tworzywo życia. Białka w organizmie i żywieniu człowieka. Wyd. OR-KA, Warszawa 2009.
9. Ziemiański Ś.: Normy żywienia człowieka. Fizjologiczne podstawy. PZWL, Warszawa 2001.