При споживанні білка (білків) в складі їжі, молекули білка руйнуються в травній системі у процесі травлення під дією кислого (у шлунку) та лужного (в стравоході та кишечнику) середовища та протеолітичними ферментами (протеазами) на пептиди та амінокислоти, що всмоктуються клітинами кишечника та використовуються організмом. Білок в харчуванні перш за все важливий як джерело незамінних амінокислот, які тваринний організм не може безпосередньо синтезувати. Крім того, білок їжі є важливим джерелом азоту. Білки, подібно вуглеводам, містять 4 ккал на грам (тоді як жири містять 9 ккал, а спирти 7 ккал на грам). Білки можуть бути перетворені на вуглеводи або жири в результаті метаболічних процесів організму.
Фізіологія
Травлення і метаболізм амінокислот
Білки надходять в організм разом з їжею й служать основним джерелом амінокислот. Травлення починається з кислотної денатурації білків у шлунку — необхідної стадії для кулінарної неопрацьованої їжі. Денатуровані білки стають субстратом для протеаз, спочатку в шлунку, а потім у слаболужньому середовищі тонкої кишки. Продукти протеазного розщеплення — короткі пептиди й амінокислоти усмоктуються ентероцитами, розташованими в епітелії тонкої кишки. Основним транспортером ди- і трипептидів служить мембранний білок Pept1, через який проходить 65—80 % усіх усмоктуваних людиною амінокислот, інші 20—35 % амінокислот всмоктуються ентероцитами за допомогою набору амінокислотних транспортерів різної специфічності. Увесь процес усмоктування білкових продуктів триває близько чотирьох годин.
В ентероцитах частина пептидів розщеплюється до окремих амінокислот. Потім амінокислоти й пептиди переправляються транспортерами через протилежну мембрану й розносяться по всьому тілу з потоком крові. Амінокислотне харчування інших клітин організму відбувається за допомогою мембранних транспортерів амінокислот, а також заковтування й протеазного розщеплення зовнішніх білків і пептидів. Для запобігання надлишкових втрат амінокислот з організму в нирках відбувається усмоктування пептидів і амінокислот із крові в цілому схоже на усмоктування цих речовин у тонкій кишці.
Деякі амінокислоти, отримані в результаті травлення, використовуються для синтезу білків організму, а решта перетворюється на глюкозу в процесі глюконеогенезу або використовується в циклі Кребса. Використання білка як джерела енергії особливо важливе в умовах голоду, коли нестача енергії компенсується за рахунок власних білки організму, особливо м'язів. Амінокислоти також є важливим джерелом необхідного для функціонування організму азоту.
Регуляція транспорту й метаболізму амінокислот — складний, ще не досить вивчений процес. У ньому беруть участь різні системи організму, у тому числі нервова система, що відповідає за формування відчуття голоду й ситості в головному мозку .
Незамінні амінокислоти
Рослини та певні мікроорганізми синтезують всі амінокислоти, що входять до складу їхніх білків, і можуть нагромаджувати запасні білки, а організм людини й інших тварин всіх амінокислот не синтезує, 10 так званих незамінних амінокислот повинні отримуватися з їжею. Основні ферменти в біосинтетичних шляхах, наприклад, аспартаткіназа, яка каталізує перший етап в утворенні лізину, метіоніну і треоніну з аспартату, відсутні у тварин. Але якщо амінокислоти є в достатку в навколишньому середовищі, навіть мікроорганізми зберігають енергію, транспортуючи амінокислоти всередину клітин і виключаючи свої біосинтетичні шляхи.
Вимоги до дієти
Відбулися значні дебати щодо проблем, пов'язаних із потребами в білку. Кількість білка, необхідна в раціоні людини, значною мірою визначається загальним споживанням енергії, потребою організму в азоті та незамінних амінокислотах, масою і складом тіла, швидкістю росту людини, рівнем фізичної активності, енергією та вуглеводами. вживання, а також наявність захворювання або травми. Вимоги також є більшими в дитинстві для росту та розвитку, під час вагітності або при грудному вигодовуванні, щоб прогодувати дитину, або коли організму потрібно відновитися після недоїдання чи травми чи після операції.
Потреба в харчовому білку
Джерела білка
Джерела харчового білка включають горіхи, м'ясо, яйця, зерно, боби і молочні продукти (наприклад, молоко і сир). З 20 амінокислот, що використовуються людиною для біосинтезу нових білків, 10-12 замінних амінокислот можуть бути синтезовані організмом і не потрібні в дієті. 8-10 незамінних амінокислот, проте, не можуть бути синтезовані і повинні отримуватися із їжею. Більшість тваринних продуктів і певні комбінації рослинних — повні, тобто, мають у своєму складі всі 8-10 незамінних амінокислот. Проте, зазвичай, не є необхідним споживати єдиний продукт, що містить всі незамінні амінокислоти, необхідно лише добитися присутності їх усіх у всій дієті.
Якість білка
Різні білки мають різні рівні засвоюваності організмом людини та інших тварин. Зараз розроблено багато критеріїв визначення засвоювання білків людиною. Вони включають біологічну цінність (BV), коефіцієнт перетравності (NPU) і скоригований амінокислотний коефіцієнт засвоюваності білка (PDCAAS, розроблений FDA критерій на заміну коефіцієнту ефективності білка, PER, і амінокислотному коефіцієнту засвоюваності білка, AAS). Ці критерії показують, наскільки ефективно білки з різних харчових джерел використовуються тілом людини. Загалом, найбільшу цінність як харчовий продукт мають повні білки тваринного походження, наприклад, білки молока, яєць і м'яса, не сильно відстає від них і білок сої.
Необхідні кількості
Наш організм вимагає певної кількості білка щодня, білок необхідний для обслуговування і відновлення клітин, в дитячому і юному віці забезпечує зростання організму, вагітним жінкам потрібний для нормального розвитку плоду. Він залежить від індивідуальних особливостей організму, його віку, вгодованості, якості і кількості небілкових компонентів їжі (вуглеводів, жирів, вітамінів тощо). Складає в середньому приблизно 45—50 гр. у день для жінок і 55—60 гр. для чоловіків. У переведенні на калорії — це від 1800 до 2600 калорій в день.[джерело?] Звичайно, для людей, які ведуть малорухливий спосіб життя, цифри достатньо високі, але для молодого організму, що росте, — в самий раз. Будь-який інший білок, з'їдений понад норму, повністю не спалюється і перетворюється в жир. За іншими данними для дорослої людини ця величина становить 80-100 г білка на добу, а при важкій фізичній праці або в період відновлення після виснажливої хвороби — до 150 г. Харчові білки можуть надходити в організм як з тваринною, так і з рослинною їжею. Вважається, що з м'ясними і молочними продуктами надходить білків більше, ніж з рослинною їжею. Проте рослинні білки набагато корисніші, ніж тваринні. Непомірне споживання з їжею тваринних білків може приводити до виникнення «хвороб харчового марнотратства», таких як деякі серцеві патології, або підвищує ризик розвитку ракових новоутворень. Надлишок тваринних білків веде до підвищення рівня сечовини в крові, збільшується вірогідність розвитку дегенеративних процесів в тканинах. Вживання ж рослинних білків сприяє профілактиці цих хвороб.
Білковий мінімум — це найменша кількість білка в їжі, яка необхідна для збереження азотистої рівноваги організму. Уникання недостатньої кількості білка може призвести до нарушення співвідношення між процесами синтезу та розкладу тканинних білків з перевагою в бік розкладу. Кількість білка, необхідна для забезпечення білкового мінімуму, залежить від його біологічної цінності, яка визначається вмістом і співвідношенням у ньому різних амінокислот. Найповноціннішим вважають білок курячого яйця.
При складанні харчового раціону орієнтуються на кількість білка, більшу, ніж потрібно для забезпечення білкового мінімуму.