Białko

Metody biologicznej oceny jakości białka na zwierzętach szczu­rach), a głównie metoda oznaczania strawności i wykorzystania białka netto NPU, służą doskonaleniu uzyskiwanych prepara­tów. Również i w tych przypadkach zaleca się stosowanie tzw. względnego współczynnika NPU, obliczanego w stosunku do NPU białka wzorcowego z doświadczenia prowadzonego równolegle przy każdej serii badań, jak podano w rozdz. 4. Niekonwencjo­nalne źródła białka, a zwłaszcza jednokomórkowców kultur pro­wadzonych na różnych podłożach, mogą zawierać szereg związ­ków pochodzących ze środowiska, w którym rosną. Ponadto bio­masa bakterii i drożdży zawiera wysoki procent azotu w postaci kwasów nukleinowych.

Niezbędna jest dokładna analiza składu biomasy bakterii i drożdży, ze szczególnym uwzględnieniem analizy zawartości pierwiastków mineralnych, składu kwasów tłuszczowych, gdy ilość tłuszczu przekracza , zawartości kwasów nukleinowych oraz błonnika. Przed zastosowaniem krótkotrwałych badań bio­logicznych nad strawnością i jakością białka, są niezbędne bada­nia żywieniowe na kilku gatunkach zwierząt doświadczalnych, jak myszki, szczury, króliki, przy zawartości białka, pochodzą­cego z niekonwencjonalnych źródeł, odpowiadającej wysokości optymalnej dla wzrostu tych zwierząt. Obserwacjom poddaje się przebieg krzywych wzrostu i zachowania się zwierząt w okresie 3 miesięcy. Badania te określają ... czytaj dalej

Poszukiwania nowych niekonwencjonalnych źródeł białka do bezpośredniego lub pośredniego żywienia ludzi,- zmierzają trzema zasadniczymi drogami:

1)    syntezy chemicznej lub mikrobiologicznej aminokwa­sów (lizyna, metionina, tryptofan, kwas glutaminowy);

2)    izolacji — oczyszczonego, lub koncentracji przez częś­ciowe oczyszczenie — białka ze źródeł dotąd nie wykorzystywa­nych do bezpośredniego żywienia człowieka, jak: serwatka mleka, poekstrakcyjne śruty nasion oleistych, białka rybnego z drobnych ryb łub kryla, lub nawet masy zielonej roślin bogatych w wysokowartościowe białka np. lucerny i niektórych traw;

3)    produkcja białka przez kultury jednokomórkowców (bakterii) lub plechowców (drożdże, glony), na podłożach odpa­dowych: melasie, ługach posulfitowych, serwatce lub ściekach mleczarskich, hydrolizowanych odpadach rolniczych, jak słoma lub łęty ziemniaczane, a także na płynnych węglowodorach n-parafinach lub metanie; te ostatnie stanowią ogromne zasoby energii, które przy wysokiej wydajności zamiany na biomasę bakterii lub drożdży stanowią potencjalne bogate źródła dla pro­dukcji białka paszowego. Tak zwanym niekonwencjonalnym źródłom białka poświęcono w piśmiennictwie polskim szereg prac przeglądowych (Rutkowski 1969, Rakowska, Prończuk 1974, Prończuk 1970, Pijanowski 1969). ... czytaj dalej

Osobne zagadnienie stanowi selekcja niektórych roślin, np. żyta, rzepaku, łubinu, w których obok dążenia do poprawy zawartości i jakości czynników żywieniowych, chodzi jednocześnie o otrzy­manie roślin o jak najniższej zawartości czynników anty odżyw­czych i toksycznych. W przypadku żyta nie są one ostatecznie poznane. Istnieją przypuszczenia, że pochodne fenolowe (Vierin-ga 1967, Eggum 1973b), lub inhibitory trypsyny (Polanowski 1976) są substancjami obniżającymi jego wartość żywieniową i pa­szową.

Rzepak jest źródłem białka o bardzo korzystnym skła­dzie aminokwasów; wykorzystanie jednak beztłuszczowej mączki rzepakowej jako źródła białka hamuje zawartość glukozydów, o działaniu toksycznym. Podobnie smakowitość i wykorzystanie ziarna plennych odmian łubinu hamuje zawartość alkaloidów.

W tych przypadkach zastosowanie testów biologicznych na wrażliwych drobnych zwierzętach laboratoryjnych może od­grywać rolę badań selekcjonujących linie roślin najbardziej war­tościowych. Uzyskana odpowiedź w tego typu testach biologicz­nych będzie wypadkową działania stymulującego korzystnych substancji odżywczych oraz hamującego — substancji antyodżywczych. Brak jest w tym zakresie wystandaryzowanych metod badania biologicznego.

Kubiczek (1975), w poszukiwaniu metod eliminacyjnych oceny biologicznej wartości białka małych próbek ziarniaków żyta, zaproponował pisklęta przepiórki ... czytaj dalej

Nasiona roślin strączkowych takich jak soja, fasola i groch, za­wierają szereg czynników antyżywieniowych. Przyswajalność białka z tych produktów, gdy są one podawane zwierzętom w sta­nie surowym, jest znacznie obniżona. Większość z tych substan­cji jest jednak ciepłochwiejna i ulega unieczynnieniu pod wpły­wem krótkotrwałego ogrzewania. Do czynników o najsilniejszym działaniu hamującym trawienie i wykorzystanie białka należą inhibitory trypsyny i chymotrypsyny występujące w dużych iloś­ciach w soi, w mniejszym stężeniu zawarte w fasoli i grochu a także ziarnie zbóż.

Badanie biologicznej wartości nasion roślin strączkowych należy przeprowadzać po zastosowaniu wstępnego ogrzewania, w celu inaktywacji czynników antyproteolitycznych. Ogrzewa­nie powinno być przeprowadzane zarówno w określonym stan­dardowym czasie, jak i w określonej temperaturze, empirycznie ustalonych na podstawie badania spadku aktywności antytryptycznej.

Według Kozłowskiej (1976) 18-godzinne moczenie ziarna w wodzie destylowanej w stosunku 1 : 2 (ziarno do wody wago­wo), a następnie gotowanie w ciągu od 45 minut do 1 godziny, powoduje unieczynnienie ok. 95% czynnika antytrypsynowego w nasionach grochu, soi i fasoli. Na ogół w produkcji mączki .sojowej stosuje się ogrzewanie „na sucho  mielonego ziarna, w •ciągu 15 minut w temperaturze 105°C lub 10 minut w tempera­turze 121 °C. Rackis (1971) wykazał, że zniszczenie ... czytaj dalej

Mikrobiologiczne metody oznaczania aminokwasów oparto o za­łożenie, że wzrost mikroorganizmów jest wprost proporcjonalny do zawartości danego aminokwasu.

Zastosowany szczep bakterii nie ma zdolności syntezy da­nego aminokwasu, a dla właściwego wzrostu lub metabolizmu wykorzystuje aminokwasy badanego produktu. Wiele szczepów bakteryjnych polecano do tych celów, między innymi bakterie kwasu mlekowego (Laktobacillus). Jednak późniejsze badania wy­kazały, że wzrost tych mikroorganizmów jest stymulowany przez niektóre peptydy (m. in. streptogeninę) i jest wtedy niepropor­cjonalny do zawartości badanego aminokwasu.

Do badań nad zawartością lizyny, metioniny, cystyny, histydyny, fenyloalaniny, leucyny i izoleucyny poleca się szcze­py Leuconostoc mesenteroides (ATCC 8042), do oznaczeń trypto­fanu, leucyny, izoleucyny i waliny Lactobacillus plantarum (ATCC 8014), a do oznaczeń treoniny Streptococcus faecalis (ATCC 9790). Szczepy te jednak nie mają dostatecznie silnych układów enzymów proteolitycznych, ażeby oznaczenia można było prowadzić na rozpuszczalnych ekstraktach białka. Należy je poddać wstępnie hydrolizie za pomocą silnie działających związków chemicznych, np. hydrolizie za pomocą kwasu solnego (8—12 godzin) lub hydrolizie zasadowej (tryptofan). Początkowo uważano, że wyniki oznaczeń aminokwasów z zastosowaniem metod mikrobiologicznych są równoznaczne z oznaczeniem ami­nokwasów przyswajalnych ... czytaj dalej

Oddzielne zagadnienie w analizie aminokwasów stanowi ozna­czanie tryptofanu, który podczas hydrolizy kwasowej 6N HC1 ulega prawie całkowitemu rozkładowi. Istnieje szereg metod do oznaczania tego ważnego aminokwasu.

Tryptofan w białkach spożywczych często jest oznaczany w reakcji barwnej z ninhydryną po hydrolizie alkalicznej bada­nego materiału za pomocą wodorotlenku sodowego lub wodoro­tlenku barowego.

Slump i Schreuder (1969) zastosowali hydrolizę za pomocą wodorotlenku barowego, a następnie oddzielenie uwolnionego tryptofanu od jonów baru za pomocą filtracji na żelu Sephadex. Następnie tryptofan oznaczano na automatycznym analizatorze w reakcji barwnej z ninhydryną. Sławiński i Tyczkowska (1974), badając optymalne warunki hydrolizy za pomocą wodorotlenku barowego, stwierdzili że maksimum uwolnienia tryptofanu w hydrolizatach uzyskiwano za pomocą 2,15N Ba(OH)₂ w tempe­raturze 110°C, w czasie 4—16 godzin dla surowców zwierzęcych i 12—16 godzin dla surowców roślinnych. Autorzy ci stwierdzili ponadto, że za pomocą metody kolorymetrycznej z aldehydem p-dwumetyloaminobenzoesowym uzyskali wyniki podobne, jak przy zastosowaniu automatycznego analizatora aminokwasów.

Jak podano w punkcie 5.1.1. są także przeprowadzane próby zapobiegające destrukcji tryptofanu w czasie hydrolizy kwasowej, poprzedzającej analizę za pomocą chromatografii jo­nowymiennej (Matsubara i Sasaki 1969, Penke i wsp. 1974, Liu i ... czytaj dalej

Hydroliza kwasowa białek jest zabiegiem drastycznym. Dlatego są także czynione próby zastosowania hydrolizy enzymatycznej. Uwolnienie aminokwasów podczas hydrolizy kwasowej jest z pewnością odmienne od uwalniania aminokwasów podczas hy­drolizy enzymatycznej, zachodzącej w trakcie trawienia białka w przewodzie pokarmowym. W warunkach trawienia enzyma­tycznego kompletnie uwalniane aminokwasy można określić jako aminokwasy przyswajalne w odróżnieniu od uwalnianych po hy­drolizie kwasowej aminokwasów ogólnych. Do badań nad przyswajalnością aminokwasów stosuje się zarówno pojedyncze en­zymy, jak i układy enzymatyczne.

Niepełna hydroliza enzymatyczna białka za pomocą wy­biórczych enzymów, np. pepsyny, papainy, trypsyny, pozwala jedynie określić różnice w uwalnianiu poszczególnych aminokwa­sów w badanych białkach, zależnie zarówno od budowy danego białka, jak i od ewentualnych zmian, które zaszły w białku pod wpływem obróbki technologicznej.

Ford i Salter (1966) zastosowali metodę trawienia enzy­matycznego do charakteryzowania składu aminokwasowego biał­ka poddanego zróżnicowanej obróbce termicznej. Mauron (1968) zaproponował kilka wskaźników obliczonych na podstawie za­wartości aminokwasów w hydrolizatach enzymatycznych bada­nych białek. Camus i wsp. (1972, 1973), jak również Sautier (1974) stosowali trawienie enzymatyczne, w celu scharakteryzo­wania wartości odżywczej różnych ... czytaj dalej

W przypadku badania produktów spożywczych lub pasz rzadko mamy do czynienia z białkami czystymi. Hydrolizę białka prze­prowadza się zatem w środowisku złożonym, w którym obecne są czynniki, a zwłaszcza cukrowce, mogą wpływać niekorzystnie na przebieg procesu hydrolizy.

Tłuszcz nie odgrywa większej roli, bo może być łatwo usunięty z próbki drogą ekstrakcji. Stosowana powszechnie hydroliza kwasowa białka za pomocą 6N HC1 w temperaturze 105°C powoduje destrukcję niektórych aminokwasów oraz może prowadzić do absorbowania części aminokwasów na tworzących się z cukrowców substancjach huminowych (Pion 1971). W przy­padku tryptofanu, który w tych warunkach ulega rozłożeniu, jest konieczne przeprowadzenie oddzielnej hydrolizy zasadowej lub enzymatycznej (Friedman i Finley 1975).

Innym zagadnieniem jest oznaczanie aminokwasów siar­kowych, które w czasie hydrolizy mogą ulec częściowemu rozło­żeniu lub utlenieniu. Uwzględniając to, przeprowadza się przed hydrolizą całkowite utlenienie tych aminokwasów, tj. metioniny do sulfonu metioniny, a cystyny do kwasu cysteinowego i w tej formie oznacza się ich zawartość w białku. Utlenione formy ami­nokwasów są stabilne w przebiegu dalszej kwaśnej hydrolizy (Moore 1963, Pion i wsp. 1966). Pozostałe aminokwasy, poza omówionymi, są uwalniane w trakcie hydrolizy kwaśnej z róż­ną szybkością. Na przykład seryna i treonina są uwalniane cał­kowicie stosunkowo ... czytaj dalej

Ujmując historycznie rozwój metod analizy aminokwasów w za­stosowaniu do oceny wartości produktów spożywczych, należy w pierwszym rzędzie podkreślić wprowadzenie metod mikrobio­logicznych do ilościowego oznaczania aminokwasów w latach czterdziestych przez Wooda, Snella i Barton-Wrighta (cyt. wg Kavanagh 1963).

Podobnie, zastosowanie chromatografii bibułowej pozwa­lało śledzić pełne spektrum aminokwasów (cyt. wg Leggett Bai-ley 1967). Muszkatowa (1963) stosowała chromatografię bibuło­wą do badań nad zawartością aminokwasów w produktach spo­żywczych. Często jednak aminokwasy, najważniejsze z punktu widzenia  żywieniowego,   były  najtrudniejsze   do  rozdzielenia

rażenia ilościowego. Rozdział aminokwasów na bibule ode­brał jednak dużą rolę w zakresie ich analizy jakościowej i w tym też zakresie ma do dziś duże znaczenie.

Największe znaczenie w analizie ilościowej składu aminokwasowego znalazła jednak metoda jonowymiennej chromatogra­fu kolumnowej, opracowana w latach pięćdziesiątych przez Ioore’a, Steina i Spackmana (Moore i wsp. 1951, 1954 a, b, 1958, 1963). Zasadą metody jest chromatograficzne rozdzielenie amino-kwasów przy użyciu żywicy jonowymiennej po uprzedniej hy­drolizie białka, a następnie kolorymetryczne oznaczenie barw­nych związków, powstałych w wyniku reakcji aminokwasów z ninhydryną.

Oznaczenie składu aminokwasowego białka przebiega za-:em ... czytaj dalej

Relacje pomiędzy ilościowym zapotrzebowaniem na aminokwasy egzogenne pomiędzy szczurami laboratoryjnymi a człowiekiem, w różnych okresach rozwoju fizjologicznego, były przedmiotem rozważań szeregu Komisji Ekspertów FAO (1965, 1973), PAG (1974), jak również Komisji Żywności i Żywienia Akademii Nauk USA (NAS 1974). Różnice w ilościowym zapotrzebowaniu na białko pomiędzy człowiekiem a szczurem, polegają przede wszystkim na znacznie wyższej proporcji zapotrzebowania na białko na potrzeby bytowe (utrzymanie równowagi azotowej) w stosunku do potrzeb na przyrastanie tkanek w okresie wzrasta­nia w dużym organizmie człowieka w porównaniu do małego zwierzęcia, jakim jest szczur.

Według Rakowskiej i wsp. (1970) oraz Waterlow i wsp. (1967, 1968) tempo syntezy białka przypadające na jednostkę ma­sy ciała u człowieka jest sześciokrotnie niższe w porównaniu do tempa syntezy w tkankach szczura. Jeżeli jednak tempo syntezy białka u porównywanych organizmów przeliczyć na tzw. meta­boliczną masę ciała (kg masy ciała podniesiony do potęgi 0,75) stosunek tempa syntezy białka u człowieka do tempa syntezy u szczura będzie tylko 1,7 raza niższy.

Z powyższych stwierdzeń można wyciągnąć wniosek, że maksymalna wydajność wykorzystania aminokwasów do syntezy białka własnych tkanek, co jest właściwie miarą biologicznej wartości podanego białka, u porównywanych organizmów będzie podobna przy ograniczeniu spożycia ... czytaj dalej