Биологическая ценность - Biological value

Биологическая ценность (BV) является мерой доли поглощенного белок из пищи, которая включается в белки организма. Он показывает, насколько легко переваренный белок можно использовать в синтез белка в клетки организма. Белки являются основным источником азот в еде. BV предполагает, что белок является единственным источником азота, и измеряет количество проглоченного азота по отношению к количеству, которое впоследствии выводится. Остальное должно было быть включено в белки организма. А соотношение азота, попадающего в организм по сравнению с абсорбированным азотом, дает показатель «пригодности» белка - BV.

В отличие от некоторых показателей пригодности белка, биологическая ценность не учитывает, насколько легко белок может быть переварен и поглощается (в основном тонкий кишечник ). Это отражено в экспериментальных методах, используемых для определения BV.

BV использует две похожие шкалы:

  1. Истинный процент использования (обычно отображается символом процента).
  2. Процент использования относительно легко усваиваемого источника белка, часто яйцо (обычно отображается без единиц измерения).

Эти два значения будут похожи, но не идентичны.

BV пищи сильно различается и зависит от множества факторов. В частности, значение BV пищи варьируется в зависимости от ее приготовления и недавнего рациона организма. Это затрудняет надежное определение BV и делает его использование ограниченным - голодание перед тестированием обычно требуется для получения надежных цифр.

BV широко используется в диетологии во многих организмы млекопитающих, и является актуальной мерой у людей.[1] Это популярное руководство в бодибилдинг в выборе белка.[2][3]

Определение BV

Для точного определения BV:[4]

  1. тестируемый организм должен потреблять только интересующий белок или смесь белков (тестовая диета).
  2. тестовая диета не должна содержать небелковых источников азота.
  3. исследуемая диета должна быть подходящей по содержанию и количеству, чтобы избежать использования белка в первую очередь в качестве источника энергии.

Эти условия означают, что тесты обычно проводят в течение более одной недели со строгим контролем диеты. Пост перед тестированием помогает добиться согласованности между испытуемыми (оно исключает недавнюю диету как переменную).

Есть две шкалы, по которым измеряется BV; процент использования и относительное использование. Условно процент BV имеет суффикс знака процента (%), а относительный BV не имеет единицы.

Процент использования

Биологическая ценность определяется на основе этой формулы.[4][5]

BV = ( Nр / Nа ) * 100

Где:

Nа = азот, поглощенный белками в тестовой диете
Nр = азот, попавший в организм при тестировании диеты

Однако прямое измерение Nр принципиально невозможно. Обычно он измеряется косвенно по выделению азота в моча.[6] Фекальный Также необходимо учитывать экскрецию азота - эта часть потребленного белка не усваивается организмом и поэтому не учитывается при расчете BV. Используется оценка количества азота, выделяемого с мочой и фекалиями, не связанного с приемом азота. Это можно сделать, заменив безбелковую диету и наблюдая за выделением азота с мочой или фекалиями, но точность этого метода оценки количества выведения азота, не связанного с приемом азота при употреблении белковой диеты, подвергается сомнению.

BV = (( Nя - Nе (е) - NЕвропа) ) / (Nя - Nе (е)) ) * 100

Где:

Nя = потребление азота в белках на тестовой диете
Nе (е) = (азот выводится с фекалиями во время тестовой диеты) - (азот выводится с фекалиями, а не из проглоченного азота)
NЕвропа) = (азот выводится с мочой во время тестовой диеты) - (азот выводится с мочой не из проглоченного азота)

Примечание:

Nр = Nя - Nе (е) - NЕвропа)
Nа = Nя - Nе (е)

Это может быть любое значение от 0 до 100, хотя зарегистрированный BV может выходить за пределы этого диапазона, если оценки экскреции азота из непищевых источников неточны, например, может произойти, если эндогенная секреция изменяется с потреблением белка. 100% BV указывает на полное использование диетического белка, то есть 100% потребляемого и абсорбированного белка включается в белки в организме. Значение 100% является абсолютным максимумом, может быть использовано не более 100% потребленного белка (в уравнении выше NЕвропа) и Nе (е) не может стать отрицательным, установив 100% как максимальное значение BV).

Относительное использование

Из-за экспериментальных ограничений BV часто измеряется относительный в легко усваиваемый белок. Обычно яйцо Предполагается, что белок является наиболее легко усваиваемым белком и имеет BV 100. Например:

Два теста на БВ проводятся на одном человеке; один с источником тестируемого белка и один с эталонным белком (яичный белок).

относительный BV = ( BV(тест) / BV(яйцо) ) * 100

Где:

BV(тест) = процент BV тестовой диеты для этого человека
BV(яйцо) = процентная доля BV эталонной (яичной) диеты для этого человека

Это не ограничивается значениями менее 100. Процент BV яичного белка составляет всего 93,7%, что позволяет другим белкам с истинным процентным BV от 93,7% до 100% иметь относительный BV более 100. Например, сывороточный протеин принимает относительный BV, равный 104, тогда как его процентный BV составляет менее 100%.

Основное преимущество измерения BV по сравнению с другой белковой диетой - точность; это помогает учесть некоторые метаболические различия между людьми. В упрощенном смысле яичная диета проверяет максимальную эффективность, которую может усвоить человек, затем BV предоставляется в процентах, принимая это значение за максимум.

Преобразование

Если известно, какой белок был измерен относительно него, легко преобразовать из относительного BV в процентный BV:

BV(относительный) = ( BV(процент) / BV(ссылка) ) * 100
BV(процент) = ( BV(относительный) / 100 ) * BV(ссылка)

Где:

BV(относительный) = относительный BV тестового белка
BV(ссылка) = процентное содержание BV эталонного белка (обычно яйца: 93,7%).
BV(процент) = процентное содержание BV тестового белка

Хотя это преобразование является простым, оно не совсем корректно из-за различий между экспериментальными методами. Тем не менее, он подходит для использования в качестве руководства.

Факторы, влияющие на BV

Определение BV тщательно разработано, чтобы точно измерить некоторые аспекты использования белка, исключая вариации по другим аспектам. При использовании теста (или рассмотрении значений BV) необходимо следить за тем, чтобы интересующая переменная была определена количественно BV. Факторы, которые влияют на BV, можно сгруппировать по свойствам источника белка и свойствам видов или индивидуумов, потребляющих белок.

Свойства источника белка

Три основных свойства источника белка влияют на его BV:

  • Аминокислотный состав и ограничивающая аминокислота, которой обычно является лизин.
  • Подготовка (приготовление)
  • Содержание витаминов и минералов

Аминокислотный состав является основным эффектом. Все белки состоят из комбинации 21 биологической аминокислоты. Некоторые из них могут синтезироваться или преобразовываться в организме, тогда как другие не могут и должны попадать в организм с пищей. Они известны как незаменимые аминокислоты (EAA), которых в организме человека 9. Количество EAA варьируется в зависимости от вида (см. Ниже).

Отсутствующие в рационе EAA препятствуют синтезу белков, которые в них нуждаются. Если в источнике белка отсутствуют критически важные ЕАА, его биологическая ценность будет низкой, поскольку отсутствующие ЕАА образуют узкое место в синтезе белка. Например, если гипотетический мышечный белок требует фенилаланин (незаменимая аминокислота), то она должна быть предусмотрена в рационе для выработки мышечного белка. Если текущий источник белка в рационе не содержит фенилаланина, то мышечный белок не может быть произведен, что снижает удобство использования и BV источника белка.

Подобным образом, если в источнике белка отсутствуют аминокислоты, синтез которых является особенно медленным или требует больших затрат энергии, это может привести к низкому BV.

Способы приготовления пищи также влияют на доступность аминокислот в источнике пищи. Приготовление некоторых продуктов может повредить или разрушить некоторые EAA, снижая BV источника белка.

Многие витамины и минералы жизненно важны для правильного функционирования клеток тестируемого организма. Отсутствие важных минералов или витаминов в источнике белка может привести к значительному снижению BV. Многие тесты BV искусственно добавляют витамины и минералы (например, в дрожжи extract), чтобы предотвратить это.

Свойства подопытного вида или особи

В условиях испытаний

Вариации BV в условиях испытаний преобладают метаболизм тестируемых особей или видов. В частности, существенное влияние имеет различие между видами незаменимых аминокислот (EAA), хотя даже незначительные вариации метаболизма аминокислот от одного к другому имеют большое влияние.

Точная зависимость от метаболизма человека делает измерение BV жизненно важным инструментом в диагностике некоторых метаболические заболевания.

В повседневной жизни

Основное влияние на БВ в повседневной жизни оказывает текущее питание организма, хотя многие другие факторы, такие как возраст, здоровье, вес, пол и т. Д., Имеют влияние. Короче говоря, любое состояние, которое может повлиять на метаболизм организма, будет изменять BV источника белка.

В частности, во время диеты с высоким содержанием белка BV всех потребляемых продуктов снижается - предельная скорость, с которой аминокислоты могут быть включены в организм, - это не доступность аминокислот, а скорость синтеза белка, возможного в клетках. Это главный аргумент критики BV как теста; Тестовая диета искусственно богата белком и может иметь необычные эффекты.

Факторы без эффекта

BV разработан, чтобы игнорировать различия в усвояемости пищи, которая, в свою очередь, во многом зависит от приготовления пищи. Например, сравните сырые соевые бобы и экстрагированный соевый белок. Сырые соевые бобы с жесткими клеточные стенки защищая белок, имеют гораздо более низкую усвояемость, чем очищенный, незащищенный экстракт соевого белка. В качестве пищевого продукта экстракт может усвоить гораздо больше белка, чем сырые бобы, однако BV будет таким же.

Исключение усвояемости является причиной неправильного понимания и приводит к искажению значения высокого или низкого BV.

Преимущества и недостатки

BV обеспечивает хорошую оценку использования белков в рационе, а также играет важную роль в выявлении некоторых метаболических заболеваний. Однако BV - это научная переменная, определяемая в очень строгих и неестественных условиях. Это не тест, предназначенный для оценки пригодности белков, когда организм находится в повседневной жизни - действительно, BV диеты будет сильно варьироваться в зависимости от возраста, веса, здоровья, пола, недавнего рациона, текущего метаболизма и т. Д. Организма. . Кроме того, BV одного и того же корма значительно варьируется от вида к виду. Учитывая эти ограничения, BV все еще в некоторой степени актуален для повседневного питания. Независимо от человека или его условий источник белка с высоким BV, такой как яйца, всегда будет легче использовать, чем источник белка с низким BV.

По сравнению с другими известными методами

Существует множество других основных методов определения степени готовности белка, в том числе:

Все они имеют определенные преимущества и недостатки по сравнению с BV,[7] хотя в прошлом BV пользовалась большим уважением.[8][9]

У животных

Метод биологической ценности также используется для анализа на животных, таких как крупный рогатый скот, домашняя птица, и различных лабораторных животных, таких как крысы. Его использовали в птицеводстве, чтобы определить, какие смеси кормов были наиболее эффективно использованы при выращивании цыплят. Хотя процесс остается прежним, биологическая ценность определенных белков у людей отличается от их биологической ценности у животных из-за физиологических изменений.[10]

Типичные значения

Обычные продукты питания и их значения: (Примечание: в этой шкале 100% введенного азота).

  • Сывороточный протеин: 96 [11]
  • Целые соевые бобы: 96 [12]
  • Грудное молоко: 95[13]
  • Куриное яйцо: 94 шт.[13]
  • Соевое молоко: 91[12]
  • Гречневая крупа: 90+[14]
  • Коровье молоко: 90[13]
  • Сыр: 84[15]
  • Киноа: 83[16]
  • Рис: 83[15]
  • Обезжиренная соевая мука: 81[12]
  • Рыба: 76[17]
  • Говядина: 74,3[17]
  • Незрелые бобы: 65[12]
  • Полножирная соевая мука: 64[12]
  • Соевый творог (тофу ): 64[12]
  • Цельная пшеница: 64[17]
  • Белая мука: 41[12]

Обычные продукты питания и их ценности:[18] (Примечание: в этих значениях используется «цельное яйцо» как значение 100, поэтому пищевые продукты, которые обеспечивают даже больше азота, чем цельные яйца, могут иметь значение более 100. 100, не означает, что 100% азота в пище входит в организм, а не выводится из организма, как в других диаграммах.)

  • Концентрат сывороточного протеина: 104
  • Целое яйцо: 100 шт.
  • Коровье молоко: 91
  • Говядина: 80
  • Казеин: 77
  • Соя: 74[19]
  • Глютен пшеничный: 64

Комбинируя разные продукты, можно получить максимальную оценку, потому что разные компоненты благоприятствуют друг другу:

  • 85% риса и 15% дрожжей: 118[20]
  • 55% сои и 45% риса: 111[20]
  • 55% картофеля и 45% сои: 103[20]
  • 52% бобов и 48% кукурузы: 101[20]

Критика

Поскольку этот метод измеряет только то количество, которое остается в организме, критики указали на то, что они считают слабым местом биологической ценности. методология.[21] Критики указали на исследования, которые показывают, что из-за того, что изолят сывороточного протеина переваривается так быстро, он на самом деле может попасть в кровоток и преобразоваться в углеводы в процессе, называемом глюконеогенез намного быстрее, чем считалось возможным ранее, поэтому, хотя концентрации аминокислот увеличивались с сывороткой, было обнаружено, что скорость окисления также увеличивалась и создается устойчивый метаболизм, процесс, при котором нет изменений в общем балансе белков.[22] Они утверждают, что когда человеческий организм потребляет сывороточный протеин, он всасывается так быстро, что большая часть его отправляется в организм. печень за окисление. Следовательно, они считают, что причина того, что так много сохраняется, заключается в том, что они используются для производства энергии, а не синтез белка. Это поставило бы под вопрос, определяет ли метод, какие белки более биологически применимы.

Дальнейшая критика опубликована в Журнал спортивной науки и медицины утверждает, что BV белка не принимает во внимание несколько ключевых факторов, которые влияют на переваривание и взаимодействие белка с другими продуктами питания до поглощения, и что он измеряет только максимальное потенциальное качество белка, а не его оценку на уровне требований.[23] Кроме того, в исследовании Poullain et al., Которое маркетологи часто цитируют для демонстрации превосходства гидролизата сывороточного протеина, измеряется азотный баланс у крыс после трех дней голодания, что соответствует более длительному периоду у людей.[24] Исследование показало, что гидролизат сывороточного протеина способствует лучшему удержанию азота и росту, чем другие изученные протеины. Однако недостаток исследования заключается в используемом методе BV, поскольку голод влияет на то, насколько хорошо организм будет запасать поступающий белок (как и очень высокое потребление калорий), что приводит к ложно завышенным показателям BV.[25]

Итак, BV белка зависит от количества введенного белка. BV измеряется на уровнях ниже уровня обслуживания. Это означает, что по мере увеличения потребления белка BV этого белка снижается. Например, BV молочного белка составляет около 100 при потреблении 0,2 г / кг. Когда потребление белка увеличивается примерно до поддерживающего уровня, 0,5 г / кг, BV снижается примерно до 70.[25] Пеллет и др. Пришли к выводу, что «биологические измерения качества белка, проведенные на субоптимальных уровнях у экспериментальных животных или людей, могут переоценить ценность белка на поддерживающих уровнях». В результате, хотя BV может иметь важное значение для оценки белков, потребление которых ниже требований, он мало влияет на людей с потреблением белка намного выше требований.

Этот недостаток подтверждается ФАО / ВОЗ / УООН, которые заявляют, что BV и NPU измеряются, когда содержание белка в рационе явно ниже требуемого, что преднамеренно делается для максимизации существующих различий в качестве, поскольку недостаточное потребление энергии снижает эффективность потребление белка и в большинстве исследований баланса азота обеспечивается адекватность калорий. А поскольку ни одна популяция не получает весь свой белок исключительно из одной пищи, определение BV одного белка имеет ограниченное применение для удовлетворения потребностей человека в белке.[26]

Еще одно ограничение использования биологической ценности в качестве меры качества белка заключается в том, что белки полностью лишены одного незаменимая аминокислота (EAA) все еще может иметь BV до 40. Это связано со способностью организмов сохранять и перерабатывать EAA в качестве адаптации к недостаточному потреблению аминокислоты.[27]

Наконец, использование крыс для определения качества белка не идеально. Крысы отличаются от людей потребностями в незаменимых аминокислотах. Это привело к общей критике, что эксперименты на крысах приводят к переоценке BV высококачественных белков для человека, потому что человеческие потребности в незаменимых аминокислотах намного ниже, чем у крыс (поскольку крысы растут гораздо быстрее. чем люди). Кроме того, предполагается, что из-за своего меха крысы имеют относительно высокие потребности в серосодержащих аминокислотах (метионине и цистеине).

В результате аналитический метод, получивший всеобщее признание Продовольственная и сельскохозяйственная организация (ФАО), Всемирная организация здоровья (Кто Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA), Министерство сельского хозяйства США (USDA), Университет ООН (УООН) и Национальная академия наук США при оценке качества белка у человека не PER или BV, а показатель аминокислот с поправкой на усвояемость белка (PDCAAS ), так как он считается точным измерением правильной относительной питательной ценности животных и растительных источников белка в рационе.[28][29]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Thomas, K. Über die biologische Wertigkeit der stickstoff-Substance в 1909 verschiedenen Nahrungsmitteln. Arch. Physiol., 219.
  2. ^ Оптимальное спортивное питание: ваше конкурентное преимущество, полное руководство по питанию для оптимизации спортивных результатов; Глава 12. Доктор Майкл Колган.
  3. ^ Споры между великими животными и растительными белками. Какой белок лучше всего для роста мышц?
  4. ^ а б Митчелл, HH (1923). "Метод определения биологической ценности белка ". Журнал Биол. Chem. 58 (3): 873.
  5. ^ Чик Х., Роско, М. (1930). "Биологическая ценность белков: метод измерения азотистого обмена у крыс с целью определения биологической ценности белков. ". Biochem J. 24 (6): 1780-2.
  6. ^ Fixsen, M.A.B. "Биологическая ценность очищенного казеиногена и влияние витамина B2 по биологической ценности, определенной балансовым методом ". Biochem J. 1930; 24 (6): 1794–1804.
  7. ^ С.Г. Срикантия (август 1981 г.). «Использование биологической ценности протеина для оценки его качества с учетом потребностей человека». Совместная консультация экспертов ФАО / ВОЗ / УООН по потребностям в энергии и белке, Рим, 5-17 октября 1981 г.. Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций.
  8. ^ Митчелл, Х.Х. Метод определения биологической ценности белка. 1924 J. Biol. Chem., 58, 873. http://www.jbc.org/cgi/reprint/58/3/873.pdf
  9. ^ Митчелл, Х.Х. и Г.Г. Карман. Биологическая ценность азота смесей 1926 патентованной белой муки и продуктов животного происхождения. J. Biol. Chem., 68, 183.
  10. ^ Последние разработки д-ра Э. Бутрифа в оценке качества протеина.
  11. ^ Хоффман, Джей Р .; Фальво, Майкл Дж. (2004). "Протеин - что лучше" (PDF). Журнал спортивной науки и медицины. 3 (3): 118–30. ЧВК  3905294. PMID  24482589.
  12. ^ а б c d е ж грамм [Соевые бобы: химия и технология (авторское право 1972 г.) (b) Synder HE, Kwon TW. Утилизация сои. Компания Van Nostrand Reinhold, Нью-Йорк, 1987 г.]
  13. ^ а б c «ERRP | Срок действия политики восстановления регистрации истек». Архивировано из оригинал на 2016-03-04. Получено 2007-09-10.
  14. ^ Эггум Б.О., Крефт I, Яворник Б. (1980). «Химический состав и качество белка гречихи (Fagopyrum esculentum Moench)». Корма для растений Qualitas Plantarum для питания человека. 30 (3–4): 175–9. Дои:10.1007 / BF01094020.
  15. ^ а б Джоллиет П. «Энтеральное питание у пациентов интенсивной терапии: практический подход». Реаниматология (1998 г.).
  16. ^ Руалес Дж., Наир БМ. «Пищевая ценность белка в семенах киноа (Chenopodium quinoa, Willd)». Растительная еда Hum Nutr. 1992 Янв; 42 (1): 1-11.[1]
  17. ^ а б c «Microsoft PowerPoint - питательное яйцо» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2007-08-07. Получено 2007-09-10.
  18. ^ "Самый лучший белок" (PDF). JSSM. Получено 2007-10-31.
  19. ^ Отчет о качестве белка Совместной консультации экспертов ФАО / ВОЗ, Продовольственная и сельскохозяйственная организация, Рим, документ ФАО по пищевым продуктам и питанию 51, 1991.
  20. ^ а б c d "Biologische Wertigkeit Tabelle der besten Eiweiss Quellen -" (на немецком). 2012-06-01. Получено 2018-04-03.
  21. ^ Совместная консультация экспертов ФАО / ВОЗ / УООН по потребностям в энергии и белке, Использование биологической ценности белка при оценке его качества для потребностей человека, С.Г. Срикантия, Майсурский университет.
  22. ^ Нация Тестостерона, The Белковый круглый стол, 24 августа 2000 г. В архиве 12 марта 2007 г. Wayback Machine.
  23. ^ Журнал спортивной науки и медицины (2004) 3, 118-130
  24. ^ Poullain, MG et al. Влияние сывороточных белков, их гидрозилатов олигопептидов и смесей свободных аминокислот на рост и удержание азота у сытых и голодных крыс. J Парентеральное и энтеральное питание (1989) 13: 382-386
  25. ^ а б Пеллетт, П.Л. и Янг, В.Р. Пищевая оценка белковой пищи. Университет Организации Объединенных Наций, 1980 год.
  26. ^ Использование биологической ценности протеина для оценки его качества для потребностей человека.
  27. ^ Саид, А. и Хегстед, Д., J. Nutr., 99, 474, 1969.
  28. ^ ФАО / ВОЗ (1991) Отчет об оценке качества белка Совместной экспертной консультации ФАО / ВОЗ, Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций, Документ ФАО по пищевым продуктам и питанию № 51, Рим.
  29. ^ Schaafsma, G. (2000) «Оценка аминокислот с поправкой на усвояемость белка. Журнал питания 130, 1865S-1867S