CC BY
150
Е.Ю. Демкина
Закрытое акционерное общество «Лакталис Восток»
Содержание аминокислот в белке как критерий качества молочной смеси
Контактная информация:
Демкина Елена Юрьевна, руководитель медицинского направления ЗАО «Лакталис Восток»
Адрес: 143581, Московская область, Истринский район, д. Лешково, тел.: (495) 787-02-22, e-mail: [email protected] Статья поступила: 25.05.2011 г., принята к печати: 15.06.2011 г.
В статье описана важность состава аминокислот в белке для здоровья детей раннего возраста, а также значимость их избытка или недостатка в сывороточных молочных смесях для развития ребенка. В статье приведены результаты оценки пищевого качества белков в экспериментальных диетах.
Ключевые слова: дети, молочная смесь, белок, Prolacta.
В помощь врачу
Основная функция белка в составе пищевых продуктов — обеспечение физиологических потребностей организма через получение соответствующего количества незаменимых и условно незаменимых аминокислот и азота [1]. Установлено, что аминокислотный состав пищевых белков животного происхождения наиболее близок составу белков человеческого организма. Именно поэтому высока степень их использования человеком [2]. В живых клетках синтезируется множество макромолекул (белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов), которые играют роль структурных компонентов, биокатализаторов, гормонов, рецепторов или хранилищ генетической информации. Эти макромолекулы представляют собой биополимеры, построенные из мономерных единиц или строительных блоков. В нуклеиновых кислотах — это нуклеотиды, в сложных полисахаридах — сахара и их производные, в белках — аминокислоты. Белки помимо аминокислот могут содержать и другие компоненты; их трехмерная структура, а следовательно, и биологические свойства определяются в основном аминокислотным составом, порядком чередования аминокислот в полипептидной
цепи и их взаимным пространственным расположением. Аминокислоты, являясь строительными блоками пептидов и белков, выполняют множество функций. Некоторые из них участвуют в передаче нервных импульсов (например, глицин и глутаминовая кислота). В результате метаболизма аминокислот образуются многие соединения, имеющие биомедицинское значение [3].
Белок молочной сыворотки содержит все незаменимые и заменимые аминокислоты, поэтому он в большей степени подходит для использования в производстве детских молочных смесей. Вопрос об оптимальном количестве белка в молочной смеси дискутируется на протяжении длительного времени.
Концентрация белка в зрелом грудном молоке после одного месяца лактации почти втрое ниже, чем в коровьем — 0,9-1,3 и 2,8-3,2 г/100 мл, соответственно. При этом содержание истинного белка в грудном молоке еще ниже — всего 0,8-1,0 г/100 мл (в молочной смеси — 1,8 г/100 ккал), остальная же часть (25% суммарного содержания) представлена небелковым азотом, то есть низкомолекулярными соединениями, включая
97
Ye.Yu. Demkina
Close Corporation «Laktalis Vostok»
Content of amino acids in protein as a criterion of milk formula quality
The article describes the significance of amino acids’ combination in protein and their excess or insufficiency in serum milk formulas for the health of infants. Results of evaluation of nutritive quality of proteins in experimental diets are presented.
Key words: children, milk formula, protein, Prolacta.
мочевину, мочевую кислоту, креатинин, аминосахара, свободные аминокислоты [4]. Разница объясняется количеством аминокислот в белке грудного и коровьего молока. Для обеспечения ребенка минимальным количеством эссенциальных аминокислот, необходимых для синтеза собственных белков, производителям детского питания приходится увеличивать количество белка в молочной смеси. Однако его увеличение приводит к значительному повышению количества других аминокислот и усилению метаболической нагрузки на почки и печень ребенка [5]. В частности, содержание треонина в молочных смесях значительно выше, чем в грудном молоке. Это связано с расщеплением k-казеина и пара-к-казеина и осаждением в молочную сыворотку гликомакропептидного комплекса коровьего молока. Причиной осаждения является воздействие изменения рН молока или сычужного фермента (используется при производстве сыра), который не содержится в грудном молоке, а следовательно, представляет интерес для исследования необходимости его использования в детском питании.
P. Darling и соавт. в наблюдении, целью которого было изучение изменения концентрации треонина в плазме крови у детей при разных видах вскармливания (грудное молоко и молочная смесь), получили следую-
у щие результаты. У детей, вскармливаемых молочными
ш
смесями, концентрация треонина в плазме крови рез-l| ко возрастала и четко коррелировала с количеством
о аминокислоты в молочной смеси. Очевидная разница
о в содержании треонина, определяемого в плазме крови
со у детей при разных видах вскармливания, указывала
на неспособность детей с низкой массой тела утилизировать избыток этой аминокислоты, поступающей с пищей. Это не связано с незрелостью путей распада треонина у недоношенных детей, так как аналогичные результаты продемонстрированы в исследованиях с участием взрослых [6]. В исследованиях на животных также была выявлена корреляция между увеличением приема треонина и его концентрацией в плазме, органах и головном мозге, указывающая на эффективный перенос треонина через гематоэнцефалический барьер [7]. Высокое содержание треонина в ткани мозга влечет за собой увеличение уровня глицина и серина с возможным влиянием на глицинергическую нейротрансмиссию, что в свою очередь указывает на потенциальный риск развития патологических изменений в головном мозге в постнатальном периоде.
Ограниченное количество триптофана (незаменимой аминокислоты, необходимой для синтеза белка) в молочных смесях связано с низким его содержанием в коровьем молоке. В грудном молоке количество а-лактальбумина, богатого триптофаном, напротив, значительно — 41% (28% общего количества). Пищевая ценность а-лактальбумина определяется высоким содержанием в нем незаменимых аминокислот, особенно триптофана, цистеина и лизина. Именно триптофан является предшественником нейромедиатора серотонина, существенно влияет на поведенческие реакции ребенка, формирование фаз сна и бодрствования, смену настроения и др.
Сывороточные белки играют существенную роль в таких физиологических процессах, как иммунная защита, всасывание микронутриентов, в том числе цинка и железа [8]. В связи с этим, дополнительное обогащение сывороточных смесей а-лактальбумином делает их максимально схожими по составу с белком грудного молока. Учитывая это, производители детских молочных смесей обогащают их а-лактальбумином. Однако в 2001 г. U. Wenzel в своих работах отметил, что путь метаболизма свободных аминокислот и простых пептидов разный, всасывание пептидов малых размеров происходит гораздо быстрее [9]. Следовательно, обогащение молочных смесей свободными аминокислотами необходимо проводить с осторожностью.
Существуют доказательства, что большое значение в усвоении триптофана играет не только его достаточное количество для потребностей ребенка, но и соотношение с крупными нейтральными аминокислотами — лейцином, изолейцином, валином, тирозином и фенилаланином. Поскольку эти аминокислоты переносятся из периферической крови в мозг одной транспортной системой, соотношению триптофана и крупных нейтральных аминокислот придается решающее значение [10]. Избыточное содержание крупных нейтральных аминокислот в белке может повлиять на биодоступность триптофана. Доказательства того, что даже доношенные дети подвергаются риску недостаточной биодоступности триптофана и оптимального синтеза серотонина, были получены в исследованиях M. Yogman. Ф
Новорожденные, которые получали триптофан в растворе глюкозы, имели значительно лучший сон, чем дети, вскармливаемые обычной молочной смесью [11].
В настоящее время основной задачей усовершенствования молочных смесей остается:
• снижение общего количества белка с сохранением необходимого количества незаменимых аминокислот;
• снижение в белке уровня треонина;
• увеличение биологической ценности белка за счет повышения уровня триптофана;
• достижение наиболее благоприятного соотношения триптофан/треонин.
В 2001 г. компания Lactalis International опубликовала международный патент на изобретение качественного белка Prolacta. Впервые в качестве источника получения белка использована не молочная сыворотка, а непосредственно молоко. С помощью мембранных технологий сывороточные белки напрямую экстрагируются из сепарированного молока без применения высокой температуры, химического и ферментативного воздействия, сопряженных в процессе производства с получением молочной сыворотки. Полностью сохраняя нативные свойства, Prolacta является изолятом белка высокого качества, полученного в условиях мягкой обработки, избегая денатурации в структуре белка как следствия воздействия на него высоких температур и потери биологической активности. Известным фактом остается, что большинство белков теряют биологическую ценность при воздействии на них кислот и высоких температур, избежать которых сложно при
98
производстве молочной сыворотки для детского питания традиционным способом. В белке Рго!ао1а количество и уровень аминокислот полностью контролируем, гарантирован и постоянен [12], тогда как в молочной сыворотке, получаемой в несколько этапов, гарантировать количество и качество аминокислот по-прежнему достаточно сложно.
В 2001 г. в Национальном институте агрономических исследований г. Клермон-Ферран во Франции французским ученым Ф. Патюро-Мираном было проведено клиническое испытание на животных с целью оценки качества белка Рго!ао1а [13]. Эксперимент заключался в следующем. В 5 группах растущих крыс, отнятых от матерей, были протестированы разные диеты. Первая группа животных получала эталонное питание, другие четыре — состав диет, сходных по количеству энергии и азота: во 2-й группе белок заменили на Рго!ао1а, в 3-й — белок был представлен молочной сывороткой, в 4-й — использовали цельный белок коровьего молока, в 5-й — зерновой крахмал (безбелковая диета) (рис. 1).
В течение 6-суточного периода животных приучали к диетам, затем следовал сам эксперимент. У всех животных замеряли азотистый баланс в течение 4 последних дней экспериментального периода.
Принимая во внимание, что сравниваемые диеты отличались только тестируемым белком, было оценено качество этих белков, их химический индекс (аминокислотный скор), который выражался в процентном отношении количества каждой незаменимой аминокислоты в испытуемом белке к количеству этой же аминокислоты в эталонном белке. Химический индекс (аминокислотный скор) четырех диет был высоким (близкий к 100%), в составе диеты с молочной сывороткой — также 100%, но при этом количество триптофана, важность которого отмечена выше, было лимитировано (ограничено). Состав аминокислот в белках сравниваемых диет, несмотря на одинаковое их количество, отличался. Так, в диете с цельным белком коровьего молока количество белка было самым высоким. При этом содержание аминокислот в белке Рго!ао1а было на 18% больше, чем в белке коровьего молока и на 16% больше по сравнению с белком молочной сыворотки (рис. 2). Экспериментальные диеты переносились животными хорошо. В течение адаптационного и экспериментального периодов животных взвешивали каждые два дня. Масса тела статистически значимо различалась в 4 группах (р < 0,001). Как видно на рис. 3, прирост массы тела животных отличался: например, у группы животных, получающих диету с самым высоким содержанием белка, масса тела оказалась на 14,5% ниже, чем у животных на диете с эталонным белком. Это обстоятельство демонстрирует не только качество, но и использование аминокислот белка организмом животных.
Качество белков разных диет оценивали также по способности стимулировать рост и массу тела животных. Были проведены расчеты пищевой эффективности белка, коэффициент эффективности (КЭБ = прирост массы тела на 1 г переваренного белка) и коэффициент чистого использования белка организмом животных
Рис. 1. Количественное содержание белка в эталонной и экспериментальных диетах
Рис. 2. Аминокислотный индекс белка тестируемых диет
18%
(состав диеты приближен к эталонному)
(замена белка на Рго!айа)
(белок
молочной
сыворотки)
(цельный
белок
коровьего
молока)
(безбелковая
диета)
Рис. 3. Прирост массы тела у животных, находящихся на разных диетах
Прирост массы тела, г
5
Диета 5 (безбелковая диета)
Диета 1 Диета 2 Диета 3
(состав диеты (замена белка (белок приближен на Рго!айа) молочной
к эталонному) сыворотки)
Диета 4 (цельный белок коровьего молока)
(КЧБ = прирост массы тела животных экспериментальной партии + потеря массы тела животных на безбелко-вой диете/количество белка, потребленного животными на безбелковой диете). КЭБ основан на предположении, что прирост массы тела растущих животных пропорционален количеству потребленного белка, тогда как КЧБ характеризует не только степень задержки азота
99
ВОПРОСЫ СОВРЕМЕННОЙ ПЕДИАТРИИ /2011/ ТОМ 10/ № 3
В помощь врачу
100
Рис. 4. Коэффициент эффективности и коэффициент чистого Рис. 5. Оценка пищеварительной и метаболической утилизации
белка в группах животных, находящихся на разных диетах белка в организме у животных, находящихся на разных диетах
(состав диеты приближен к эталонному)
(замена белка на Рго!ас!а)
(белок
молочной
сыворотки)
(цельный белок коровьего молока)
■ Пищевая эффективность белка (прирост массы тела (г) на г переваренного белка)
□ Количество переваренного белка
□ Коэффициент эффективности белка
□ Чистая эффективность белка
Количество Количество Количество
потребленного азота, азота,
азота определенного определенного
в фекалиях в моче
Азотистый
баланс
Ш Диета 1 (состав диеты приближен к эталонному) О Диета 2 (замена белка на Рго!ас!а)
О Диета 3 (белок молочной сыворотки)
□ Диета 4 (цельный белок коровьего молока)
Рис. 6. Биологическая ценность и коэффициенты усвоения Рис. 7. Скорректированный аминокислотный коэффициент
белка у животных, находящихся на разных диетах усвояемости белка у животных, находящихся на разных диетах
90 -і 80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 -0
Коэффициент
удержания
азота
Биологическая
ценность
белка
усвояемость
белка
Коэффициент
утилизации
белка
Чистая
| Диета 1 (состав диеты приближен к эталонному)
□ Диета 2 (замена белка на Рго!ас!а)
О Диета 3 (белок молочной сыворотки)
О Диета 4 (цельный белок коровьего молока)
120 -105 -90 -75 -60 -45 -30 -15 -0 -
PDCAAS (скорректированный аминокислотный коэффициент усвояемости)
| Диета 1 (состав диеты приближен к эталонному)
□ Диета 2 (замена белка на Рго!ас!а)
О Диета 3 (белок молочной сыворотки)
О Диета 4 (цельный белок коровьего молока)
Ф
в организме с поправкой на его перевариваемость в желудочно-кишечном тракте, которая отражает его расщепление и последующее всасывание аминокислот, но и количество перевариваемого белка. Самые высокие КЭБ и КЧБ были у животных, находящихся на эталонной диете и получающих белок Рго!ао1а (рис. 4). Результаты, полученные при использовании других диет, можно расположить следующим образом: эталонный белок > Рго!ао1а > сывороточный белок > цельный белок коровьего молока.
Для оценки эффективности переваривания и метаболической утилизации белка в организме исследователи ежедневно собирали суточное количество мочи и фекалий животных в течение экспериментального периода и проводили измерение выделенного азота.
Выявлено, что самые высокие значения выделенного азота на 1 грамм потребленного были у животных, получающих диету с цельным белком (рис. 5), продемонстрировав, таким образом, метаболическую нагрузку на их организм.
В ходе исследования также определяли биологическую ценность белка, характеризующую его способность включаться в пластический процесс организма и основанную на показателях задержки азота в организме при адекватном содержании незаменимых аминокислот в пищевом белке. Анализ полученных данных продемонстрировал высокие показатели биологической ценности белка Рго!ао1а: доля усвоенного кишечником азота была выше в группе животных, получающих эталонное питание и белок Рго!ао1а (рис. 6).
с*,'
EXPERT
Более НО ЛЕТ
опыта в производстве детского питания
Гармоничный рост и правильное развитие
+ ГАРМОНИЧНЫМ РОСТ и ПРАВИЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ:
Благодаря ОПТИМИЗИРОВАННОМУ БЕЛКУ РРЮ1_АСТА® - полученному с помощью инновационной технологии, позволяющей получить уникальный аминокислотный состав «живого» не денатурированного белка, благодаря которому обеспечивается:
+ развитие ребенка без последствий дисбаланса аминокислот в рационе питания + сохранность биологических свойств белка и его биодоступности для пищеварения маленького ребенка;
+ отсутствие в составе белка промышленных ферментативных и микробиологических реакций связанных с производством сыра;
+ УКРЕПЛЕНИЕ ИММУНИТЕТА И ЗАЩИТА ОТ ИНФЕКЦИЙ: Благодаря пробиотическому действию Bifidobacterium Lactis ВВ-12 и модуляции длинноцепочечными полиненасыщенными жирными кислотами
Гармоничный рост и правильное развптпе
Гармоничный рост п правильное развптпе
+ ВКЛАД В ПОЗНАВАТЕЛЬНЫЕ СПОСОБНОСТИ РЕБЕНКА: Благодаря оптимальному количеству и соотношению ОНА / АРА рекомендованными европейскими экспертами
_9
Е
И
""л*,
СРОЧНАЯ СМЕСЬ
/Ротаееддно во Фрзицлп
Поставщик - ЗАО «Лакталис Восток» Тел.: (495) 787 - 02 - 22 www.celia.ru
МОЛОЧНАЯ СМЕСЬ
^ • ^Еопведено во Фрамцпл ^
В помощь врачу
102
В ходе проводимого эксперимента индекс PDCAAS (Protein Digestibility Corrected Amino Acid Score, ФАО/ВОЗ, 1991) — скорректированный аминокислотный коэффициент усвояемости, определяемый как соотношение тестируемого белка в аминокислоте и эталонного, показал самое высокое значение при диете с белком Prolacta, самое низкое — с белком коровьего молока (рис. 7).
Для оценки клинической эффективности смеси, содержащей белок Prolacta, в Центре коррекции развития детей раннего возраста Московского НИИ педиатрии и детской хирургии в период с мая по декабрь 2010 г. проведено открытое несравнительное клиническое исследование по использованию для вскармливания детей первого года жизни адаптированной молочной смеси Celia Expert 1 [14]. Было показано, что при использовании смеси Celia Expert 1 практически не отмечалось развитие атопии, что связано с указанными выше особенностями белка Prolacta. Продемонстрированное «принятие» смеси детьми свидетельствует о ее хороших вкусовых качествах, переносимости, что выразилось в адекватной прибавке массы тела у детей, сопоставимой с детьми на грудном вскармливании; отсутствии
чрезмерного увеличения массы тела, характерного при использовании смесей со стандартной технологией производства белка. Кроме того, зафиксировано значительное снижение частоты дисфункции желудочно-кишечного тракта, а также отсутствие изменений качественных характеристик стула, встречающихся при использовании обычных молочных смесей. Проведенное исследование показало, что смесь Celia Expert 1 может успешно применяться у детей первого полугодия жизни при невозможности грудного вскармливания.
Заключение
Молочная смесь, содержащая белок Prolacta, имеет максимально близкий аминокислотный состав к составу грудного молока. Соотношение и состав аминокислот белка молочной смеси Celia Expert может в полной мере обеспечить оптимальный аминокислотный метаболизм у грудных детей, без нагрузки детского организма избыточным или недостаточным количеством аминокислот. Уникальная технология производства белка Prolacta позволяет сохранить его биологическую ценность, сохранив при этом нативность и биологическую доступность белка для пищеварения ребенка.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Koletzko B., Baker S., Cleghorn G. et al. Global Standard for the Composition of Infant Formula: Recommendations of an ESPGAN Coordinated International Expert Group // J. Pediatr. Gastroenterol. Nutr. — 2005; 41: 584-599.
2. Тутельян В. А., Конь И. Я. Детское питание: Руководство для врачей. — М.: Медицинское информационное агентство,
2009. — 952 с.
3. Murray R. K., Grannarer D. K., Mayes P. A., Rodwell V. W. Harper's biochemistry. — Appleton&Lange, Publishing Division of Prentice Hall, 1988. — Р. 21.
4. Питание здорового и больного ребенка: Пособие для врачей / под ред. В. А. Тутельяна, И. Я. Коня, Б. С. Каганова. — М.: Династия, 2010. — С. 9.
5. Практическое руководство по детским болезням/под общей ред. В. Ф. Коколиной, А. Г. Румянцева. — М.: Медпрактика-М,
2010. — С. 216.
6. Darling P B., Dunn M., Sarwar G. et al. Thereonine kinetics in pretern infants fed their mothers' milk or formula with various ratios of whey to casein // Am. J. Clin. Nutr. — 1999; 69: 105-114.
7. Boehm G., Cervantes H., Georgi G. еt al. Effect of Increaseing
Dietary Threonine Intakes on Amino Acid metabolism of the Central Nervous System and Peripheral Tissues in Growing Rats // Pediatric Research Foundation. — 1998. —
Р. 900-906.
8. Kelleher S. L., Chatteterton D., Nielsen K., Lonnerdal B. Glycoma-cropeptide and alpha- lactalbumin supplementation of infant formula
affects growth and nutritional status in infant rhesus monkeys // Am. J. Clin. Nutri. — 2003; 77: 1261-1268.
9. Wenzel U., Meissner B., Doring F., Daniel H. Pept 1 — mediated uptake of dipeptides enhances the intestinal absorption of amino acids via transport system b (0, +) // J. Cell. Physiol. — 2001; 186 (2): 251-259.
10. Lien E. Infant formulas with increased concentration of a-lactalbumin // Am. J. Clin. Nutr. — 2003; 77 (6): 1555-1558.
11. Yogman M. W., Zeisel S. H., Roberts C. Assessing effects of serotonin precursors on newborn behavior // J. Psychiatr. Res. — 1982; 17: 123-133.
12. Organisation Mondiale de la Propriete Intellectuelle. DEMANDE INTERNATIONAL PUBLIEE EN VERTU DU TRAITE DE COOPERATION EN MATIERE DE BREVETS (PCT), Numero de publication internationale WO 01/93689 A1, Date de la publication internationale 13 Decembre, 2001.
13. Unite de Nutrition Humaine, (Univ. Clermont 1), Alimentation Humaine, Centre de recherche de Clermont-Ferrand-Theix, CLERMONT-FERRAND CEDEX 1, FRA. Evaluation de la qualite nutritionnelle des proteins de 3 aliments proteiques experimentaux. Unite Nutrition et Metabolisme Proteique INRA et CRNH de Clermont Ferrand, Patureau-Mirand.
14. Кешишян Е. С., Алямовская Г. А., Дёмкина Е. Ю. Инновационный подход к созданию молочных смесей для вскармливания детей раннего возраста // Вопросы детской диетологии. — 2011; 9 (12): 15-20.
