Сопроводительный Бланк
  1. /
  2. /
  3. Биологическая ценность белков кормов и методы ее оценки

Опубликовано: 17.03.2018

Автор: Долгая Н.Н., к.б.н., с.н.с., руководитель по качеству ООО «СмартБиоЛаб»

Корм для животных

Биологическая ценность (БЦ) белков характеризует их качество, способность обеспечить пластические процессы и синтез метаболически активных субстанций, и обусловлена наличием в них незаменимых аминокислот, их соотношением с заменимыми, и усвояемостью в желудочно-кишечном тракте.

В целом можно утверждать, что БЦ белка определяется его первой лимитирующей аминокислотой. Если организм требует, например, 1 г фенилаланина ежедневно, а с пищевыми продуктами поступает 500 г белка и при этом всего 0,5 г фенилаланина, БЦ белка является очень низкой, поскольку для анаболических целей будет использована только часть белка, а остальные - выведена из организма.

Низкая БЦ белка должна быть компенсирована другими белками. Например, когда белок содержит мало лейцина, его БЦ низкая. Комбинирование такого белка с белком, который имеет высокий уровень лейцина, позволит получить белок с более высокой БЦ, чем у первого. Следует учесть, что в комбинированном белка лимитирующей аминокислотой может оказаться другая аминокислота, которая и определит БЦ результата комбинирования.

Состояние белкового обмена целостного организма зависит не только от количества принятого с пищей белка, но и от качественного его состава. В опытах на животных было показано, что получение одинакового количества различных пищевых белков приводит в ряде случаев к развитию отрицательного азотистого баланса. Так, скармливание одних и тех же количеств казеина и желатина крысам приводило к положительному азотистому балансу в первом случае и к негативному - во втором. Все дело заключается в разном аминокислотном составе белков, и послужило базой для предположения о существовании в природе якобы «неполноценных» белков.

Оказывается, из 20 аминокислот в желатине почти отсутствуют (или содержатся в малых количествах) валин, тирозин, метионин и цистеин, кроме того, желатин характеризуется другим, отличным от казеина процентным содержанием отдельных аминокислот. Этим можно объяснить, что замена в питании крыс казеина на желатин приводит к развитию отрицательного азотистого баланса. Эти данные свидетельствуют о том, что различные белки обладают неодинаковой пищевой ценностью. Поэтому для удовлетворения пластических потребностей организма нужны достаточные количества различных белков пищи. Пожалуй, справедливо положение, что чем ближе аминокислотный состав принятого пищевого белка в аминокислотному составу белков тела, тем выше его биологическая ценность. Следует, однако, отметить, что степень усвоения пищевого белка зависит от эффективности его распада под действием ферментов желудочно-кишечного тракта. Ряд белковых веществ (например, шерсть, волосы, перья и т.д.), несмотря на их близкий аминокислотный состав к белкам тела человека, почти не используются в качестве пищевого белка, поскольку они не гидролизируются протеиназами кишечника человека и большинства животных.

Для оценки биологической ценности пищевого белка важное значение имеет его аминокислотный состав. Так, скармливание крысам казеина (белок молока) и белка зеина, выделенного из кукурузы, который не содержит в своем составе лизина и триптофана, показало, что при получении казеина рост животных не нарушался. Замена казеина на зеин приводила к постепенному отставанию в росте и снижению массы тела животных. Добавление к зеину только триптофана предотвращало снижение массы тела, но не увеличивало рост; а добавлении в рацион еще и лизина способствовала тому, что масса тела животных прогрессивно нарастала. Таким образом, скармливание выделенного из кукурузного зерна белка зеина, который не содержит двух незаменимых аминокислот, приводит к остановке роста, уменьшение массы тела животных и развитию отрицательного азотистого баланса.

Однако человек и животные питаются не искусственно выделенными, а натуральными белками, входящими в состав смешанной пищи, в которой обычно содержится весь набор незаменимых аминокислот. Так, например, цельное кукурузное зерно содержит 2,5% лизина, 0,7% триптофана, в то время как зеин не содержит лизина вообще, а триптофана всего 0,1%. Этот пример лишний раз свидетельствует о том, что в природе неполноценных белков почти не существует и что следует, очевидно, только различать биологически более ценные и менее ценные (в питательном отношении) белки.

Различия в усвояемости влияют на утилизацию белков, в связи с чем вводят поправки на усвояемость при пересчете потребности в эталонных белках в соответствующие безопасные уровни потребления обычных смесей пищевых белков. Поскольку оценка безопасных уровней потребления основана на данных, полученных при использовании белков молока, яиц, мяса и рыбы, усвояемость других белков выражают в сопоставлении с усвояемостью белков вышеперечисленных продуктов.

Биологическую ценность белков оценивают химическими, биохимическими и биологическими методами (см. Таблицу 1).

Нужно отметить, что химическая оценка биологической ценности белков пассивная, поскольку отражает лишь потенциальную возможность белка в удовлетворении потребностей человека и животных. Конечный же результат зависит от особенностей структуры белка и действием на него со стороны пищеварительных протеиназ (пепсин, химотрипсин, трипсин и др.).

Показатель качества протеина зависит от того, какой именно из данных методов использовался. Например, при использовании одной методики оценки яичный белок может иметь высокий показатель качества, при использовании другой таким белком будет казеин. Еще одним, и, пожалуй, более важным фактором является то, что полученный показатель качества протеина будет напрямую зависеть от физиологических потребностей объекта исследования.

Таким образом, первый вопрос, который требует ответа: какая из методик оценки качества протеинов является идеальной и оптимальной?

Ответ ни одна, поскольку все они используют при расчетах допущение или основываются на моделях, достоверность которых не бесспорна.

Несмотря на существование большого количества различных методик оценки качества протеинов, только некоторые из них реально используются. Среди них: химический скоринг, оценка биологической ценности, оценка коэффициента эффективности, а также скорректирована по аминокислотам оценка усвояемости протеина.

 

Таблица 1. - Показатели биологической ценности белков
Химические Биохимические Биологические

Химический гидролиз белков

Определение аминокислотного состава белков

Сравнение аминокислотного состава белков по стандартной аминокислотной шкале

Ферментативный гидролиз белков в моделях in vitro

Определение скорости и глубины расщепления исследуемого белка по сравнению со стандартным белком

Исследование усвоения и использования белков в метаболизме людей, животных, микроорганизмов

Химические методы

Для расчета биологической ценности белка используют следующие методы:

Метод оценки по «химическому числу», где каждая незаменимая аминокислота (АК) продукта исследуется и выражается в процентном отношении к содержанию этой аминокислоты (АК) в белке цельного куриного яйца. Полученные проценты всех незаменимых аминокислот суммируются и делятся на количество взятых для расчета аминокислот, что и принимается как показатель биологической ценности.

Расчет «химического числа» проводят по формуле:

Формула

Метод «аминокислотного скора». В этом методе в качестве идеальной шкалы вместо аминокислот белка куриного яйца используется аминокислотная шкала стандарта ФАО / ВОЗ.

Расчет «аминокислотного скора» проводят по формуле:

Формула

Метод «индекс Осера» - представляет собой среднее геометрическое соотношение содержания отдельных аминокислот в исследуемом белке (г) к таким же показателям в белке цельного куриного яйца (s).

Расчет «индекса Осера» проводят по формуле:

Формула

где, In. Osera – индекс Осера;
а – отношение количества каждой незаменимой аминокислоты (НЗАК) в исследуемом белке в ее же количества к белку цельного куриного яйца;
n – количество НЗАК; где n - число аминокислот, которые учитываются.

Данный метод расчета имеет свои недостатки, так как в этой методике, как и в других, описанных выше, не учитываются заменимые аминокислоты, которые также играют важную роль в белковом питании животных.

Метод Карпаци - Линдера - Варга, основанный на сравнении аминокислотного состава исследуемого белка к стандарту, в качестве которого используется аминокислотный состав белка куриного яйца. При этом в расчете учитываются и заменимые аминокислоты.

Расчет по 10-и незаменимым проводят по формуле:

Формула

где, ax1 – содержание НЗАК у исследуемом белке, количество которого меньше, чем в белке яйца, %;
aя1 – содержание этих же аминокислот в белке яйца, %;
бя1 – содержание НЗАК, колличество которых в белке яйца меньше, чем в исследуемом белке, %;
бx1 – содержание этих же АК в белке яйца, %;
Рx – сумма заменимых АК в исследуемом белке, %;
Ря – сумма заменимых АК в белке яйца, %;

Модифицированный метод Карпаци - Линдера - Варга, где в качестве стандарта взят аминокислотный состав белка сои (по справочным данным), потому что соя - зернобобовая культура, которая наиболее широко используется в мировом кормопроизводстве.

Формула

где, ax1 – содержание НЗАК в исследуемом белке, количество которого меньше, чем в белке сои, %;
aя1 – содержание этих же аминокислот в белке сои,%;
бя1 – содержание НЗАК, количество которых в белке сои меньше, чем в исследуемом белке,%;
бx1 – содержание этих же аминокислот в исследуемом белке, %;
Рx – сумма заменимых АК в исследуемом белке,%;
Ря – сумма заменимых АК в белке сои,%.

Метод «комплетного белка», основанный на методе «аминокислотного скора» для отдельных аминокислот.

Расчет проводят по формуле:

Формула

КБ – содержание комплетного белка, %;
СБ – содержание сырого белка в опытном образце, %.

Для злаковых культур КБ определяют по аминокислотному скором лимитирующей аминокислоты. Для других кормовых культур - по аминокислотному скором для лизина.

КБ = 10% - является стандартом;
КБ = 11,0-9,0% - полноценный продукт;
КБ = 9,0-7,5 % - удовлетворительное;
КБ = 7,5- 5,5% - низкокачественный;
КБ < 5,5% - некачественный;
КБ > 11,0% - белковая добавка.

В российской научной школе при оценке БЦ белков используют коэффициент различия АК исследуемого белка (КРАС), который рассчитывают по формуле

Формула

где, ΔРАС – разница аминокислотного скора аминокислот, рассчитывается по формуле:

Формула

где, Сі – избыток СКОРА первой лимитирующей незаменимой аминокислоты, %;
Сmin – минимальный из скоров незаменимой аминокислоты белка, который исследуется, по отношению к эталону, %;
n - количество незаменимых аминокислот.

Величину биологической ценности определяют по формуле:

Формула

При этом, чем меньше величина КРАС, тем выше качество белка.

Показателем, характеризующим белок по степени его усвоения, использования с пользой, является коэффициент утилитарности (U или Ку), который учитывает сбалансированность АК состава не только по лимитирующим аминокислотами, но и по их избытку (по отношению к потребности).

Для оценки коэффициента утилизации аі каждой АК используют формулу:

Формула

где, АКС min – минимальный аминокислотный скор;
АКС і НЗАК – аминокислотный скор і-й незаменимой аминокислоты.

Коэффициент утилитарности белка (Ку) рассчитывают по формуле:

Формула

где, содержание iНЗАК – содержание каждой незаменимой аминокислоты в исследуемом белке;
АКС iНЗАК – аминокислотный скор каждой незаменимой аминокислоты в исследуемом белке;
аiНЗАК, % - коэффициент утилизации каждой незаменимой аминокислоты в исследуемом белке.

Качество кормов SmartBioLab

Метод определения БЦ белка по скорректированному аминокислотному скором с учетом лимитирующей аминокислоты и «видимой» переваримости белка - PDCAAS предложено ФАО/WHO в 1991 по формуле G.Schaafsma, 2000.

Формула

где, КП – коэффициент «видимой» переваримости белка продукта.

DIAAS – относительно новый метод, рекомендуется ФАО/ВОЗ и используется как основной при оценке белковой ценности белка. Он оценивает биологическую ценность по аминокислотному скору, скорректированному с усвояемостью незаменимых аминокислот в подвздошной кишке, основанный на измерении усвояемости каждой отдельной эссенциальной (незаменимой) аминокислоты в подвздошной кишке, и противопоставляется традиционно принятому методу определения усвояемости протеина, измеряемого в фекалиях.

Формула

Метод рекомендуется ФАО/ВОЗ и используется как основной при оценке БЦ белка. Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций (ФАО в 2013 году) опубликовала доклад с рекомендациями по применению нового, усовершенствованного метода для оценки качества белков.

Метод получил название DIAAS, и его предложено использовать вместо PDCAAS. Применение метода DIAAS позволяет обеспечить более точное измерение количества аминокислот, которые усваиваются организмом, дифференцировать источники белка по их способности поставлять аминокислоты для использования.

У таблице 2 приведены рассчитанные данные по оценке биологической ценности белков различными методами, показано, что наибольший расчетный коэффициент для кормовых дрожжей максимальный по методу «Химического числа», соотношению НЗАК/ЗАК и АКС, однако по методу КРАС, коэффициенту утилитарности Ку и комплектному белку он 12-й, 5 -й и 2-й соответственно. Не на самом высоком уровне они и при расчете при использовании в качестве эталонов белка сои.

То есть оценка биологической ценности достаточно условный показатель, и не может корректно использоваться для оценки качества белка в кормлении животных.

 

Таблица 2. - Биологическая ценность белка кормов для сельскохозяйственных животных, рассчитанная различными методическими подходами, %

Таблица - Биологическая ценность белка

Карта сайта

ООО "СмартБиоЛаб" ©