• Tabele składu produktów spożywczych jako źródło informacji o ich wartości odżywczej.

Znajomość wartości odżywczej produktów spożywczych jest potrzebna między innymi w planowaniu codziennych jadłospisów oraz do oceny prawidłowości zaopatrzenia organizmu.

Informacje o składzie żywności są zawarte w tabelach składu i wartości odżywczych produktów spożywczych.

Tabele są niezbędne do:

• układania jadłospisów dla różnych grup ludności

• układania diet leczniczych

• oceny sposobu żywienia

• planowania produkcji żywności i jej spożycia

• popularyzacji zasad racjonalnego żywienia

• sporządzania receptur przemysłowo przetwarzanych

Tabele składu żywności podają ilość energii i zawartość składników odżywczych w artykułach żywnościowych, zwykle w przeliczeniu na 100 g produktu rynkowego i (lub) 100 g części jadalnych.

Wszystkie występujące w tabelach produkty i potrawy powinny odzwierciedlać sposób żywienia danego kraju, a także aktualne tendencje w tym zakresie. W opracowaniach tego typu muszą się znaleźć dane wszystkich podstawowych produktów wyjściowych (np. mleka, pszenicy, mąki), gdyż na tej podstawie można opracować dla produktów pochodnych (np. różnych form mleka, serów, kremów, produkty piekarnicze).

Polskie tabel składu i wartości odżywczej produktów spożywczych zostały opracowane przez Instytut Żywności i Żywienia w 1998 roku, zawierają 610 produktów z 14 grup i uwzględniają współczesne zalecenia dotyczące konstrukcji tego typu opracowań, między innymi 4 stopniowy system kodowania (np.):

01 – Mleko

01.4 – Sery

01.4.1 – Sery podpuszczkowe dojrzewające

01.4.1.011 – Ser Gouda pełnotłusty

Tabele powinny zawierać dane dotyczące składników odżywczych niezbędnych do prawidłowego funkcjonowania organizmu, o znanym mechanizmie działania i określonych dla nich normach do spożycia. Do dzisiaj poznano około 100 takich składników, chociaż w najnowszych polskich tabelach uwzględnia się ich 77, m.in.:

• białko

• aminokwasy endo- i egzogenne

• węglowodany ogółem

• błonnik pokarmowy

• mono- i wielocukrowce

• tłuszcz

• nasycone i nienasycone kwasy tłuszczowe

• cholesterol

• składniki mineralne

• witaminy

• wartość energetyczną

Dane liczbowe w tabelach powinny być reprezentatywne dla danego produktu aktualnie spożywanego w kraju w ciągu roku i odpowiadać przeciętnej zawartości składnika odżywczego w tym produkcie – w Polsce zagadnienie reprezentatywności jest regulowane zarządzeniem w sprawie zasad i trybu postępowania przy pobieraniu do badań artykułów spożywczych i wyrobów przemysłowych, mających wpływ na zdrowie człowieka (MP nr 63/55).

Na ilość danego składnika w żywności nieprzetworzonej mają wpływ:

• uwarunkowania glebowe

• uwarunkowania klimatyczne

• uwarunkowania genetyczne

• nawożenie – w przypadku roślin

• uwarunkowania hodowlane – w przypadku zwierząt

W konsekwencji mamy do czynienia ze zmienną zawartością składników (np. tłuszczu i białka w mięsie), która może być znaczna.

W czasie przechowywania produktów roślinnych najbardziej zmienia się w nich ilość wody, która wpływa na zawartość pozostałych składników, a zwłaszcza witamin i składników mineralnych. Ich rzeczywista zawartość może znacznie się różnić od wartości tabelarycznych, na przykład różnice w poziomie witaminy C mogą sięgać nawet 50%.

• Wykorzystanie składników odżywczych z pożywienia.

Składniki odżywcze dostarczane do organizmu z pożywienie, wodą czy w formie preparatów farmaceutycznych i suplementów, są w różnym stopniu wykorzystywane w organizmie – stopień, w jakim składnik odżywczy po uwolnieniu z połączeń, w jakich występuje w pokarmie, może być wchłonięty i wykorzystany przez organizm, określa się jako biodostępność. Pojęcie to obejmuje nie tylko procesy zachodzące w przewodzie pokarmowym, ale także transport i wychwytywanie przez tanki, przekształcenie do form aktywnych, które mogą spełniać różne funkcje fizjologiczne lub tworzą rezerwy. W uproszczeniu biodostępność to sumaryczny efekt procesów, które sprzyjają lub ograniczają wykorzystywanie przez organizm spożytego składnika odżywczego.

Spożycie	Produkty spożywcze, woda, suplementy
Biodostępność	Strawność
	Metabolizm
Wydalanie	Z moczem, z kałem, przez skórę

Stopień wykorzystania składników odżywczych z pożywienia zależy od wielu czynników. Można je podzielić na:

• czynniki żywieniowe – związane ze składem chemicznym i cechami fizycznymi produktu lub posiłku, takie jak ilość i forma chemiczna, w jakiej dany składnik występuje, obecność substancji ułatwiających i utrudniających trawienie i wchłanianie, konkurujących lub współdziałających w procesach transportu wewnątrz organizmu i wykorzystanie w metabolizmie.

• czynniki fizjologiczne - związane z organizmem, takie jak funkcjonowanie przewodu pokarmowego (m.in. czas pasażu, obecność enzymów trawiennych, mikroflora) i nerek, gospodarka w organizmie (turn over, mechanizmy homeostazy, stan odżywienia), dla których z kolei istotne są takie cechy jak: wiek, płeć, stan fizjologiczny, choroby, stosowanie leków, stresy.

Do oceny stopnia wykorzystania składników odżywczych z pożywienia stosuje się różne metody, w zależności od rodzaju składnika i rodzaju informacji, jakie chce się uzyskać. Ogólnie można je podzielić na:

• charakteryzujące tak zwaną potencjalną dostępność

• badające rzeczywiste wykorzystanie składnika w organizmie żywym.

1) Potencjalną dostępność określa się na podstawie składu chemicznego i zawartość w badanym produkcie lub diecie badanego składnika, np.: na podstawie składu aminokwasowego białka, składu kwasów tłuszczowych, form chemicznych, w jakich występuje wit. A czy żelazo.

Dodatkowe elementy uwzględniane przy takiej ocenie to obecność czynników zwiększających lub zmniejszających trawienie i wchłanianie danego składnika np.:

• witamina C i białka mięśniowe zwiększają wchłanianie witaminy A

• niektóre frakcje błonnika pokarmowego utrudniają wchłanianie składników mineralnych

• szczawiany, fityniany, zmniejszają rozpuszczalność składników mineralnych w środowisku jelita cienkiego.

Zawartość takich składników można określić na podstawie tabel lub oznaczeń analitycznych.

Inne metody in vitro, stosowane głównie w celach porównania potencjalnej dostępności składniki ( a właściwie głównie potencjalnej strawności) z różnych produktów lub wpływu obróbki technologicznej czy też przechowywania, to określenie stopnia rozpuszczalność składnika, podatności na trawienie preparatami enzymatycznymi w odpowiednio dobranych warunkach pH i temperatury i uleganie dializie przy trawieniu enzymatycznym.

Rzadziej stosuje się testy dotyczące wykorzystania składników przez wyizolowane komórki lub tkanki czy mikroorganizmy.

2) Badania biodostępności in vivo na zwierzętach laboratoryjnych i ludziach, obejmują:

• badania bilansowe – w czasie, których określa się stopień strawienia, wchłonięcia i zatrzymania składnika w organizmie

• specyficzne dla danego składnika wskaźniki jego biodostępności, na przykład poziom metabolitu lub enzymu we krwi, często z użyciem izotopów.

Warunkiem niezbędnym, aby składniki odżywcze mogły być wykorzystane przez organizm jest wchłonięcie przez błonę śluzową przewodu pokarmowego. W odniesieniu do białek, tłuszczów i węglowodanów proces wchłaniania jest w większości przypadków poprzedzony trawieniem, a dla innych składników (niektóre witaminy, składniki mineralne) przekształceniem w formy chemiczne, które mogą być wchłaniane.

Efektywność obu tych procesów bada się, wyznaczając współczynnik strawności, który wyraża procentowy stosunek strawionej i wchłoniętej ilości danego składnika odżywczego (lub suchej masy diety) do jego ilości spożytej. Współczynnik ten odnosi do obu procesów, gdyż wyznaczenie jaka część została spożytego składnika, np. białka, uległa rozłożeniu do aminokwasów, a jaka część uwolnionych w przewodzie pokarmowym aminokwasów uległa wchłonięciu, jest bardzo trudne.

W doświadczeniu ilościowo określa się ilość składnika spożytego i wydalonego z kałem. Współczynnik strawności wyraża się ogólnym wzorem, gdzie D = digestibility:

D = (ilość strawiona i wchłonięta / ilość spożyta) x 100%

D = [(ilość spożyta – ilość wydalona z kałem)/ilość spożyta] x 100%

Współczynnik strawności można wyznaczyć również metodą wskaźnikową, która jest oparta na takich samych założeniach, jak klasyczna metoda bilansowa, ale prostsza w wykonaniu. Do diety dodaje się niewielką ilość markera (związku obojętnego dla organizmu, całkowicie niestrawnego, niewchłanialnego – np. SiO₂, Cr₂O₃, ligniny). Marker musi być dokładnie rozprowadzony i wymieszany z dietą. W pobranej losowo próbce diety oraz próbce kału pobranego w ścisłym okresie doświadczalnym należy oznaczyć zawartość badanego składnika i wskaźnika. W tym przypadku współczynnik strawności oblicza się ze wzoru:

D = [(A-B)/A]x100%

gdzie: A – stosunek badanego składnika do wskaźnika w diecie

B – stosunek badanego składnika do wskaźnika w kale

W ten sposób wyliczony współczynnik nazywa się strawnością pozorną (D_ap – aparent digestibility), ponieważ nie uwzględnia faktu, iż wiele związków chemicznych znajdujących się w kale pochodzi z organizmu (są wydzielane z sokami trawiennymi, znajdują się w złuszczonym nabłonku przewodu pokarmowego) lub z mikroflory, zwiększając wydalaną pulę składnika.

Aby wyznaczyć współczynnik strawności rzeczywistej (D_t – true digestibility), należy uwzględnić poprawkę dotyczącą endogennej ilości danego składnika wydalanej z kałem. W praktyce określa się tę ilość, podając przez kilka dni dietę pozbawioną badanego składnika i określając, ile pojawia się go w kale. Dla składników mineralnych, których wchłanianie poprzedzone jest głównie przekształceniem w formy chemiczne łatwo rozpuszczalne w warunkach przewodu pokarmowego używa się określenia współczynnik absorpcji pozornej lub rzeczywistej.

Współczynniki strawności białek, tłuszczów i węglowodanów

Wchłanianie witamin i składników mineralnych zależy w dużym stopniu od natury tych składników i waha się w znacznie większych granicach:

• z mieszanej diety wchłania się około 70-90% witaminy A i witaminy K, lecz tylko 20-50% karotenoidów i folianów.

• K, Na, Cl₂, F₂, I₂ wchłaniają się z przewodu pokarmowego bardzo efektywnie – ponad 75% ilości spożytej.

• P, Ca, Mg, Zn, Cu, Se, Mo – średni stopień wchłaniania – 25-75% spożytej ilości

• Fe, Mn, Cr, Ni, V, Si – mały stopień wchłaniania - <25% spożytej ilości

Każdy ze składników odżywczych tego samego produktu ma inny współczynnik strawności, ponieważ każdy może być trawiony i wchłaniany w innym stopniu.

Miarą wykorzystania składnika odżywczego może być również jego retencja, czyli zatrzymanie w organizmie określane również w badaniach bilansowych. Wyznaczenie takich współczynników wymaga dodatkowo oznaczenia wydalania badanego składnika z moczem.

• Wartość energetyczna pożywienia oraz metody jej określania.

Wiadomości ogólne:

Energia zawarta w pożywieniu jest niezbędna człowiekowi do wszystkich przemian zachodzących w organizmie, a jedynym jej źródłem jest energia chemiczna pochodzące ze spalenia (utlenienia) składników odżywczych.

Głównym źródłem energii w żywności są: tłuszcze i węglowodany.

W mniejszym stopniu białko, które ma przede wszystkim pełnić funkcje budulcowe.

Ponadto energia może pochodzić z alkoholu i kwasów organicznych.

Każdy gram spożytego tłuszczu podczas wielostopniowego spalania w organizmie dostarcza 9 kcal (37,66 kJ) – ponad 2 x więcej niż inne składniki.

Z 1 g węglowodanów lub białek uzyskujemy 4 kcal (16,74 kJ).

Z 1 g alkoholu powstaje 7 kcal (29 kJ).

Tłuszcze są więc najbardziej skoncentrowanym źródłem energii i one najbardziej podnoszą kaloryczność pożywienia.

W ostatnich latach obserwuje się znaczny wzrost produkcji żywności o obniżonej wartości energetycznej. Produkty tego typu można otrzymać poprzez zmniejszenie zawartości tłuszczu i/lub cukru w jego składzie:

• usunięcie cukru w całości lub części i zastosowanie w jego miejsce intensywnych środków słodzących oraz polioli.

• zastosowanie surowców niskotłuszczowych oraz emulgatorów, hydrokoloidów, pochodnych skrobi i polimerów glukozy, które nadają cechy tekstury zbliżone do tłuszczu oraz wiążą i utrzymują w produkcie dodaną wodę

Udział składników odżywczych w pokryciu całodziennego zapotrzebowania energetycznego jest różny:

• najwięcej energii powinno zostać dostarczonych z węglowodanów – 50-60% dziennego zapotrzebowania

• tłuszcze powinny pokrywać 20-30% ogólnego dobowego zapotrzebowania energetycznego, w tym:

• NNKT – 3-6%

• białka – nie mniej niż 10% (10-15%)

Wartość energetyczna pożywienia:

Energia zawarta w pożywienia w niecałej ilości może być wykorzystana przez organizm człowieka, ponieważ nie wszystkie jego składniki w naszym organizmie ulegają strawieniu i wchłonięciu oraz całkowitemu spaleniu. Dotyczy to przede wszystkim:

• energii zawartej w częściach niestrawnych – celuloza, pentozany, skleroproteiny

• energii występującej w postaci związków nieprzyswajalnych lub nieulegających przemianom metabolicznym w organizmie człowieka – końcowe produkty metabolizmu białek, niektóre kwasy organiczne itd.

Energia brutto – najbardziej ogólna miara wartości energetycznej pożywienia. Jest to ciepło spalania pożywienia w bombie kalorymetrycznej w atmosferze czystego tlenu (cała energia chemiczna zamieniana jest w energię cieplną, pochodzącą z całkowitego spalenia wszystkich składników pożywienia). Wartość ta dla żywieniowców nie jest dostatecznie dokładna, ponieważ w organizmie nie wszystkie składniki pokarmowe ulegają całkowitemu spaleniu, tak jak to ma miejsce w bombie kalorymetrycznej.

Energia pozornie strawna – jest to energia brutto pomniejszona o ciepło spalania kału i gazów trawiennych. Określenie „pozornie strawna” jest niezbędne, ponieważ wartość ta nie jest miarą ciepła spalania składników pożywienia strawionych i wchłoniętych. Kał zawiera niestrawione resztki pożywienia, produkty przemiany materii wydalone do światła przewodu pokarmowego oraz nieustannie złuszczający się nabłonek przewodu pokarmowego. Istotny wpływ na energię pozorną całego pokarmu ma włókno pokarmowe, obniżające strawność pożywienia.

Energia metaboliczna – jest miarą energii dostępnej dla organizmu potrzebnej w procesach metabolicznych. Jest to energia pozornie strawna pomniejszona o ciepło spalania moczu, ponieważ nie wszystkie składniki pokarmowe wchłonięte z przewodu pokarmowego do krwi zostają dalej wykorzystane. Dotyczy to białek, gdzie grupy aminowe nie są w organizmie spalane do tlenów azotu, lecz są wydalane w formie mocznika lub kwasu moczowego.

Energia netto – jest energią metaboliczną pomniejszoną o energię cieplną i termogenezę indukowaną pożywieniem. Jest to całkowita energia, która zostanie przez organizm wykorzystana – spoczynkowa przemiana materii, koszt energetyczny pracy, procesy syntezy nowych składników ciepła.

Równoważniki energetyczne:

Równoważniki energetyczne informują o ilości energii uzyskanej z utlenienia (spalenia) 1 g białek, tłuszczów, węglowodanów. Istnieją równoważniki:

• fizyczne

• fizjologiczne, w których można wyróżnić:

• Atwatera

• brutto

• netto

• indywidualne dla danego produktu netto

Równoważniki fizyczne pozwalają na obliczenie wartości energetycznej brutto. Jest to ilość energii powstająca z całkowitego spalenia składników pokarmowych. W tych warunkach wytwarza się średnio:

• z 1 białek – 5,65 kcal (23,65 kJ)

• z 1 g tłuszczu – 9,45 kcal (39,55 kJ)

• z 1 węglowodanów – 4,15 kcal (17,37kJ)

Równoważniki fizjologiczne. W warunkach fizjologicznych energia chemiczna może być wykorzystana tylko z tej puli składników energetycznych, która ulegnie strawieniu, wchłonięciu i zmetabolizowaniu. 1) Przyjęte z pożywieniem składniki pokarmowe, nie ulegają całkowitemu spaleniu, wskutek czego z kałem tracona jest energia ilości proporcjonalnej do współczynników strawności poszczególnych składników.
2) Zawarte w pożywieniu białko nie jest w organizmie całkowicie spalane. W czasie spalania viałek w organizmie są straty energii w moczu, ponieważ grupy aminowe zostają przekształcone w mocznik, który jest wydalony z moczem. W ten sposób traci się 1,30 kcal na 1 g strawionych białek i wchłoniętych aminokwasów.

3) Wchłonięte do organizmu tłuszcze i węglowodany spalają się całkowicie do CO₂ i H₂O, wskutek czego oddają całą zawartą w nich energię chemiczną.

Łączna ilość energii fizjologicznie użytecznej definiowana jest jako energia metaboliczna.

Atwater prowadząc badania nad wartością energetyczną pożywienia, przyjął do określenia równoważników fizjologicznych opracowane przez siebie współczynniki strawności:

• 92% dla białek

• 95% dla tłuszczów

• 98% dla węglowodanów,

wówczas uzyskujemy równoważniki Atatera netto z:

• 1 g białek – 4 kcal (17kJ)

• 1 g węglowodanów – 4 kcal (17 kJ)

• 1 g tłuszczów – 9 kcal (38 kJ).

Wartość energetyczną można również obliczyć za pomocą równoważników indywidualnych – przemnożenie średnich równoważników fizjologicznych Atwatera brutto przez współczynniki strawności każdego ze składników energetycznych – uwzględnienie rzeczywistego składu i strawności makroskładników w danym produkcie.

Składnik energetyczny	Równoważniki energetyczne [kcal/g]
	fizyczne
1 g białek	5,65
1 g tłuszczów	9,45
1 g węglowodanów	4,15

* Współczynniki strawności wyrażone w procentach.

W obliczaniu wartości energetycznej produktów, zgodnie z zaleceniami FAO, należy uwzględniać:

• węglowodany przyswajalne rozkładane do cukrów prostych przez enzymy przewodu pokarmowego

• węglowodany częściowo wchodzące w skład włókna pokarmowego ( nie są trawione przez enzymy, lecz ulegają fermentacji w okrężnicy, dostarczając krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych, które mogą być wykorzystane przez organizm jako źródło energii.

Eksperci FAO przyjmują wartość energetyczną włókna pokarmowego jako 2 kcal/g.

Oznaczanie wartości energetycznej produktu spożywczego:

Metody fizyczne – oparte są na cieple spalania lub pomiarze zużytego tlenu.

• Kalorymetria bezpośrednia - energia uwalniana przez całkowite spalenie produktu spożywczego poza ustrojem mierzona jest bezpośrednio jako ilość ciepła, powstającego podczas spalania 1 g składnika energetycznego w bombie kalorymetrycznej w atmosferze tlenu.

• Kalorymetria pośrednia – pomiar ilości tlenu potrzebnego do spalenia 1 g składnika energetycznego w oksykalorymetrze. Jest to pomiar energii pośredni. Tlen nie może być przez organizm magazynowany i jego zużycie pokrywa w sposób natychmiastowy potrzeby organizmu. Przybliżona wartość energii uwolniona na 1 litr zużytego tlenu wynosi 4,82 kcal/g (20,2 kJ/g).

Metody chemiczne – zalecane metody.

• Metoda klasyczna – polega ona na analitycznym oznaczeniu białka (Kjeldahla), tłuszcz (metody: Soxhleta, Schmida-Bądzyńskiego-Ratzlaffa), wody (metody: techniczno-suszarkowa, techniczno-promiennikowa, odwoławcza) oraz oznaczeniu wartości popiołu całkowitego i całkowitej zawartości błonnika pokarmowego.

Zawartość węglowodanów można obliczyć z różnicy:

węglowodany = 100 – (białko + tłuszcz + woda + popiół całkowity + całkowity błonnik pokarmowy).

Co ważne w obliczeniach wartości energetycznej należy uwzględnić tylko węglowodany metabolizowane, to znaczy po odjęciu błonnika pokarmowego (węglowodany przyswajalne = węglowodany ogółem – błonnik pokarmowy). Zgodne z zaleceniami FAO.

Zatem, wartość energetyczna badanego produktu jest sumą wartości energetycznej zawartego w nim białka, tłuszcz i węglowodanów, obliczoną przy zastosowaniu fizjologicznych równoważników energetycznych – Atwatera netto (b-4kcal, w-4kcal, t-9kcal):

E_n = (B+W)x4 kcal + Tx9 kcal

Dla:

• alkoholu – 7 kcal/g

• kwasy organiczne – 3 kcal/g

• poliole – 2,4 kcal/g

• Metoda Winokurowa – jest uproszczoną metodą klasyczną. Opiera się na założeniu, że równoważniki Atwatera netto dla białek i węglowodanów są identyczne. Analitycznie oznacza się tylko zawartość wody (suchej masy) i tłuszczu, a oblicza się ilość popiołu oraz łączną zawartość białek i węglowodanów (z różnicy):

E_n = Yx4 kcal + Tx9kcal

• Metoda Rozentala – umożliwia stosunkowo szybkie oznaczenie wartości energetycznej zarówno gotowych posiłków, jak i produktów spożywczych. Polega ono na utlenianiu badanej próbki dwuchromianem potasu w środowisku kwasu siarkowego o idmiareczkowaniu nadmiaru zużytego dwuchromianu mianowanym roztworem tiosiarczanu sodu zgodnie z reakcją:

2 K₂Cr₂O₇ + 8 H₂SO₄ -> 2 K₂SO₄ + 2 Cr₂(SO₄)₃ + 8 H₂O + O₂

Wartość energetyczną 100 g próby [w kcal] oblicza się ze wzoru:

E_n = [(X x 100 g)/N] x 0,566

gdzie: X – ilość dwuchromianu potasu [g]

N – naważka [g]

0,566 – mnożnik, wartość ustalona przez Rozentala

• Określanie podstawowej i całkowitej przemiany materii.

Wprowadzenie:

Energię niezbędną do przebiegu procesów życiowych uzyskuje się na drodze procesów energetycznych zachodzących w związku z pobraniem pożywienia, jego trawieniem i zużytkowaniem przez organizm. Zatem podstawowym celem odżywiania się jest zaspokajanie potrzeb energetycznych związanych z całkowitą przemianą materia – CPM.

Jeśli z żywności dostarczymy:

• mniej energii niż wydatkujemy, to organizm skorzysta z rezerw energetycznych – glikogen, tłuszcz zapasowy

• więcej energii niż wydatkujemy, to ustrój zmagazynuje go w postaci tkanki tłuszczowej

CPM – oznacza łączny poziom przemian energetycznych warunkujących życie i prawidłowe funkcjonowanie organizmu w naturalnych warunkach bytowania, czyli zarówno wydatki energetyczne związane z normalnym funkcjonowaniem, jak i z pracą zawodową. Składa się z:

• PPM - podstawowej przemiany materii

• termogenezy

• aktywności fizycznej.

PPM – podstawowa przemiana materii definiowana jest jako najniższy poziom przemian energetycznych zachodzących u osobnika na czczo, w pozycji leżącej, w zupełnym spokoju fizycznym i psychicznym w odpowiednich warunkach bytowania, zapewniających dostarczenie energii niezbędnej do prawidłowego przebiegu procesów życiowych, czyli pracy układu oddechowego, krwionośnego, utrzymania stałej temperatury, budowy i odnowy tkanek. Jeżeli jakieś z wymienionych warunków nie zostały zachowane, na przykład przyjęcie przed badaniem pokarmów, wtedy można mówić o tak zwanej spoczynkowej przemianie materii, które średnio jest większa od PPM prawie o 10%.

Na wartość PPM wpływa wiele czynników, np.:

• płeć

• wiek

• rozmiary ciała

• stan fizjologiczny

• stan zdrowia

• stan odżywienia

• funkcjonowanie gruczołów dokrewnych

• czynniki genetyczne

Średnia wartość PPM u zdrowego dorosłego człowieka wynosi około 1 kcal na 1 kg masy ciała na 1 godzinę.

Na wielkość CPM ma, oprócz metabolizmu podstawowego, wpływ termogeneza – produkcja ciepła. Człowiek musi utrzymywać ciepłotę ciała na stałym poziomie – osiąga taki stan najczęściej w strefie termoneutralnej (22-23C) i nie wpływa to u niego na zmiany w tempie przemiany materii. Jeśli natomiast temperatura spada poniżej wymienionej wartości, organizm uruchamia proces dodatkowej produkcji ciepła, czyli termogenezy.

Można wyróżnić 2 rodzaje termogenezy:

• Termogeneza drżeniowa – związana jest z reakcją organizmu na niską temperaturę otoczenia i zwiększone straty ciepła, objawiającą się spontanicznym drżeniem mięśni, powstałym na skutek wzmożenia procesów katabolicznych oraz zwiększoną produkcję ciepła w organizmie.

• Termogeneza bezdrżeniowa – związana jest nie tylko ze zmianami temperatury otoczenia, ale również z faktem spożycia żywności – termogeneza indukowana pożywieniem. Swoiście dynamiczne działanie pożywienia – termogeneza poposiłkowa lub indukowana pożywieniem, lub ciepłotwórcze działanie pożywienia) oznacza okresowy wzrost tempa przemiany materii i wydatków energetycznych ustroju, związanych z przyjmowaniem pokarmów, jego trawieniem i transportem składników odżywczych. Termogeneza poposiłkowa zależy w większym stopniu od ilości przyjmowanego pożywienia niż jego składu. Wzrost produkcji ciepła w przeliczeniu na 1 kg suchej masy pokarmów jest tym większy, im wolniej spożywamy posiłek. Spożycie:

• białek – wywołuje wzrost przemiany materii o prawie 25% dostarczanych kalorii netto

• tłuszczu – wzrost o 5-10%

• węglowodanów – wzrost o 6%.

Wydatki związane z przyjmowaniem pokarmów w przypadku diety mieszanej w praktyce szacuje się średnio na poziomie 10% podstawowej przemiany materii.

Aktywność fizyczna w istotny sposób wpływa na wielkość całkowitej przemiany materii, gdyż ma na nią wpływ zarówno rodzaj wykonywanej czynności w ciągu dnia, jak i warunki, w jakich jest wykonywana oraz czas jej trwania i nakładu pracy mięśniowej.

W praktyce wielkość wydatku energetycznego związanego z pracą zawodową i pozazawodowymi zajęciami określa się za pomocą kategorii – każda z kategorii aktywności fizycznej została wyrażona jako krotność podstawowej przemiany materii. W polskich normach przyjęto 3 poziomy aktywnośći fizycznej:

• małą – 1,4/1,5 x PPM

• umiarkowaną – 1,7 x PPM

• dużą – 2,4 x PPM

Energia jest najczęściej w:

• kilokaloriach – 1 kcal = 4,2 kJ

• kilodżulach - 1 kJ = 0,239 kcal

• megadżulach – 1 MJ = 293 kcal

Wielkość podstawowej przemiany materii oraz wydatków energetycznych związanych z wykonywaniem różnych czynności można określić stosując metody kalorymetrii bezpośredniej oraz pośredniej, jak również korzystając z metod niekalorymetrycznych (metoda podwójnie znakowanej wody, monitorowanie częstości tętna, na podstawie wzorów, rachunkowe – karta aktywności dziennej).

Kalorymetria bezpośrednia:

Założenie: Cała energia wykorzystywana przez człowieka zarówno do podtrzymania podstawowych funkcji życiowych, jak i do wykonywania pracy mięśniowej jest ostatecznie zamieniana na ciepło.

Oznaczenie: Pomiar w sposób bezpośredni ilości wytwarzanego przez organizm ciepła, w tym również ciepła zużytego na wyparowywanie wody z płuc i skóry w jednostce czasu.

Aparatura: Specjalne komory kalorymetryczne – skomplikowana budowa + utrudniona interpretacja wyników z uwzględnieniem transferu ciepła, które jest wytwarzane na przykład przez telewizor, oświetlenie, jak i ciepło dostarczone z daniami (nawet 10% całkowitego mierzonego ciepła).

Współcześnie stosuje się 2 rozwiązania techniczne:

• Gradient Layer Calorimetr – ścianki komory wyśmienicie przewodzą ciepło, a pomiar sprowadza się do zmierzenia różnicy temperatur (gradientu) po obu jej stronach

• Heat Sink Calorimeter – komora jest izolowana, a ciepło wytwarzane przez osobę badaną przenoszone jest przez powietrze na chłodzony wodą wymiennik ciepła. Analiza temperatury wody chłodzącej wyżej wymieniony wymiennik oraz natężenie jej przepływu służy do obliczenia ilości ciepła wydzielanego w komorze.

Kalorymetria pośrednia:

Założenie: Energia wykorzystywana przez organizm uzyskiwana jest na drodze utleniania składników odżywczych, zatem związana jest z [pobraniem tlenu i wydzieleniem dwutlenku węgla w ilościach proporcjonalnych do wydatkowanej energii. Ma zastosowanie zarówno do pomiarów PPM, jak i wydatków energetycznych związanych z pracą zawodową.

Oznaczenie: Pomiar respiracyjny ilości zużytego tlenu u wydalonego dwutlenku węgla w jednostce czasu (lub pomiar tylko ilości zużytego tlenu), który jest proporcjonalny do ilości wydatkowanej energii. Przy dłużej trwających badaniach trzeba oznaczyć ilość azotu wydalanego z moczem podczas trwania eksperymentu.

Wskazana jest również znajomość współczynnika oddechowego (WO) – stosunek objętości wydzielanego dwutlenku węgla do zużytego tlenu (współczynnik ten zależy od rodzaju utlenianego składnika), oraz wartości cieplikowej tlenu.

Aparatura:

• Worek Haldena-Douglasa (do PPM i wydatków w czasie pracy),

• respirometr przenośny – mały, mierzy w ciągły sposób zarówno objętość wdychanego i wydychanego powietrza, jak i zmiany stężenia tlenu i dwutlenku węgla w gazach respiracyjnych.

Wadą tych urządzeń jest konieczność oddychania przez maskę lub ustnik przy zatkanym nosie, co stwarza dyskomfort badanej osoby.

Można zastosować zamiast maski, tak zwany kask/hełm wentylowany.

Przy dłużej niż dobę trwających badaniach największe zastsowanie mają komory respiracyjne.

Metoda podwójnie znakowanej wody:

Założenie: Uzyskuje się informację na temat całkowitych wydatków energetycznych osoby swobodnie żyjącej, poddającej się badaniu w dłuższych okresach na podstawie łącznej ilości wydatkowanego CO₂. Badana osoba wypija około 200 cm³ wody zawierającej trwałe, ale nieradioaktywne izotopy ²H i ¹⁸O, które po kilku godzinach od ich przyjęcia mieszają się z tlenem i wodorem znajdującym się w wozie ustrojowej.

• Tlen (¹⁸O) jest znacznie szybciej usuwany z organizmu, gdyż występuje zarówno w wodzie, jak w dwutlenku węgla. ²H zaś tylko w wodzie.

• Metoda ta, mimo że jest kosztowna i skomplikowana, pozwala na prowadzenie pomiarów u osób wolno żyjących, w ich naturalnym środowisku i przy zachowaniu normalnego trybu życia.

Oznaczenie: Należy określić różnice w tempie zaniku tych izotopów w ustroju, oznaczając spektrometrem masowym ich zawartość w płynach ustrojowych (najczęściej w moczu), co wykorzystywane jest do określania ilości wydalanego CO₂ i przyjmując średnią wartość współczynnika oddechowego ustalić wielkość wydatkowanej energii.

Czas pomiaru to 6-7 dni u dzieci, 12-14 dni u dorosłych, 18-21 dni u starszych.

Aparatura: Spektrometr masowy.

Monitorowanie częstości tętna:

Założenie: Wzrost natężenia przemiany materii związany jest ze zwiększonym zapotrzebowaniem komórek organizmu w tlen i substraty energetyczne, i dlatego też wraz ze wzrostem aktywności fizycznej wzrasta częstość tętna serca oraz związany z nią liniowo przyrost zużycia tlenu.

Oznaczenie: Obserwacja częstości tętna pozwala na pośrednie wyznaczenie ilości pobieranego tlenu i obliczenie na tej podstawie wydatku energetycznego. W celu określenia 24-godzinnych wydatków energetycznych w naturalnych warunkach bytowania osoba badanej należy:

• dokonywać pomiarów tętna co 1 minutę. Osoby biorące udział w eksperymencie proszone są o prowadzenie tzw. protokołów aktywności fizycznej, z dokładnością do 15 minut, co daje możliwość kontroli prawidłowej rejestracji różnych form aktywności fizycznej.

• wyznaczyć indywidualną zależność regresyjną pomiędzy zużyciem tlenu (VO₂) a częstością tętna (HR), co wymaga jednoczesnego rejestrowania zarówna VO₂, jak i H (średnia wartość R podczas wysiłku fizycznego o różnej częstotliwości – spoczynek, marsz, trucht – przy użyciu respirometru sprężonego z bieżnią taśmową.

• z wartości HR uzyskanych podczas pomiarów VO₂/HR wyznacza się graniczne tętno, tak zwane HR-FLEX (średnia wartość najwyższego tętna w spoczynku i najniższego w czasie wysiłku), które służy do rozróżnienia granic pomiędzy spoczynkiem a niską oraz umiarkowaną i wzmożoną aktywnością fizyczną.

• uzyskane podczas doby zapisy HR (1440) są szeregowane w 3 grupy, odpowiadające różnym wydatkom energetycznym. Całodobowy wydatek energetyczny stanowi sumę powyższych wydatków cząstkowych, którą można liczyć ręcznie lub z użyciem specjalnych programów komputerowych, np. ENERGIA firmy JuMaR.

Aparatura: Polar Sport Test np. P4000 – mocowany na klatce piersiowej transmiter i monitor nadgarstkowy, respirometr, bieżnia taśmowa/cykloergometr, ew.program ENERGIA.

Metoda oznaczania PPM (BMR) na podstawie wzorów:

• Harrisa i Benedicta

• kobiety [kcal/dobę] = 665,09 + 9,65 W + 1,84 H – 4,67 A

• mężczyźni [kcal/dobę] = 66,47 + 13,75 W + 5 H – 6,75 A

gdzie: W – masa ciała [kg]

H – wzrost [cm]

A – wiek [lata]

• Breitmana – opiera się określeniu powierzchni skóry, a następnie określeniu wielkości PPM, z uwzględnieniem wydatku energetycznego na 1 m² powierzchni skóry.

S = 0,0087 (W+H) – 0,26

• Schofielda – według raportu WHO/FAO/UNU. Tabele.

Karta aktywności dziennej:

Założenie: Suma wydatków energetycznych w ciągu oby pozwala na określenie dobowego wydatku energetycznego.

Oznaczenie: Czas poświęcony na wykonywanie różnych czynności w ciągu dnia (24 h) po wymnożeniu przez całkowity koszt energetyczny czynności (uwzględniający PPM) i masę ciała osoby badanej, po zsumowaniu daje obraz dobowego wydatku energetycznego.

• Wartość biologiczna białka z uwzględnieniem efektu uzupełniania się aminokwasów.

Wprowadzenie:

Białka należą do podstawowych składników budulcowych tkanek ustrojowych, których nie można zastąpić innymi składnikami odżywczymi. Niedobór białka w pożywieniu powoduje:

• zahamowanie wzrostu u dzieci

• utratę masy ciała i masy mięśniowej

• zmniejszenie wskaźników antropometrycznych

• spadek odporności

• niedokrwistość.

Białka zbudowane są z aminokwasów – większość z nich organizm może wytworzyć z produktów przemiany materii węglowodanów, tłuszczów i amoniaku, np.:

• asparagina i alanina powstają w wyniku aminacji szczawiooctanu i pirogronianu.

Są to aminokwasy endogenne.

Istnieje jednak 8 aminokwasów, których organizm nie potrafi syntetyzować z innych związków – muszą być dostarczane z pożywieniem. Są to aminokwasy egzogenne. FILLM TTW. Zaliczamy do nich:

• fenyloalaninę

• izoleucynę

• lizynę

• leucynę

• metioninę

• tryptofan

• treoninę

• walinę.

Aminokwasy względnie egzogenne, są to aminokwasy, których synteza jest niewystarczająca w stosunku do potrzeb organizmu w specyficznych warunkach – szybki wzrost, choroba. HAS. Należą do nich:

• histydyna

• arginina

• seryna

Aminokwasy względnie endogenne, są to aminokwasy, które mogą powstawać z innych aminokwasów. Należą do nich:

• cysteina – może powstawać z metioniny

• tyrozyna – może powstawać z fenyloalaniny.

Przy obecności tych aminokwasów zmniejsza się zapotrzebowanie na aminokwasy wyjściowe, stąd też oceniając zawartość aminokwasów:

• cysteinę traktuje się łącznie z metioniną – suma aminokwasów siarkowych

• tyrozynę traktuje się łącznie z fenyloalaniną – suma aminokwasów aromatycznych.

Białko należy do składników, które muszą być dostarczane do organizmy nie tylko w odpowiedniej ilości, ale również muszą mieć odpowiednią jakość. O jakości białka, a więc o jego wartości odżywczej decydują:

• zawartość aminokwasów egzo- i endogennych

• proporcje pomiędzy aminokwasami egzogennymi, które powinny odpowiadać proporcjom wstępującym w białkach organizmu

• odpowiedni dowóz energii koniecznej do procesów biosyntezy białek ze źródeł niebiałkowych

• strawność białka.

Białka pełnowartościowe (o dużej wartości odżywczej) – zawierają wszystkie aminokwasy egzogenne w ilościach i proporcjach odpowiadających zapotrzebowaniu i są prawie całkowicie wykorzystane do produkcji białek wewnątrzustrojowych. Należą do nich białka pochodzenia zwierzęcego, w szczególności białka jaj, produktów mlecznych i mięsa. Do najlepiej wykorzystywanych przez organizm, z uwagi na najbardziej podobny do składu białek ustrojowych skład aminokwasowy, należą owoalbumina i laktoalbumina. Dlatego też proporcje poszczególnych aminokwasów w tych białkach uznaje się za optymalne, będące wzorcem dla porównywania jakości innych białek.

Białka niepełnowartościowe (o małej wartości odżywczej) – nie zawierają niektórych aminokwasów egzogennych lub zawierają je w ilościach nieodpowiadających zapotrzebowaniu lub w niewłaściwych proporcjach. Są one w niewielkim stopniu wykorzystywane do syntezy białek ustrojowych. Do tej grupy białek należą przede wszystkim białka produktów zbożowych i suchych nasion roślin strączkowych. Największą wartością biologiczną wśród białek roślinnych charakteryzuje się białko soi, które może częściowo zastępować białko mięsa.

Wartość odżywcza białka zależy również od jego strawności:

• białka zwierzęce charakteryzują się większą strawnością – ok. 95%

• białka roślinne charakteryzują się mniejszą strawnością – 60-80%.

Na stopień wykorzystania białka do celów budulcowych wpływa też odpowiednia zawartość energii w diecie:

• do syntezy 1 g białka z aminokwasów dostarczanych z pożywieniem potrzeba 24 kcal pochodzących z tłuszczów i węglowodanów.

• przy niedostatecznym dowozie energii z węglowodanów i tłuszczów jako materiał energetyczny wykorzystywane są aminokwasy i w ten sposób zmniejsza się pula aminokwasów przeznaczona do syntezy białek ustrojowych.

Oceny wartości odżywczej białka produktu, posiłku lub całej diety można dokować metodami:

• chemicznymi – polegają na określeniu zawartości aminokwasów egzogennych na podstawie analiz chemicznych lub na podstawie tabel składu produktów spożywczych i porównaniu tego składu do składu białka wzorcowego.

Jako wzorzec stosuje się białko jaja kurzego, bądź białko wzorcowe, którego skład eksperci FAO/WHO określili na podstawie zapotrzebowania człowieka na poszczególne aminokwasy. Skład białka wzorcowego:

• 2,8 g izoleucyny

• 6,6 g leucyny

• 5,8 g lizyny

• 2,5 g metionina i cysteina

• 6,3 g fenyloalanina i tyrozyna

• 3,4 g treonina

• 1,1 g tryptofan

• 3,5 g walina

• biologicznymi

Najbardziej popularną metodą chemiczną oceny wartości odżywczej białka jest chemiczny miernik jakości białka (CS – chemical score), czyli wskaźnik aminokwasu ograniczającego (WAO):

CS (WAO) = (a_p/a_w) x 100

gdzie: a_p – zawartość aminokwasu w badanym białku

a_w – zawartość aminokwasu w białku wzorcowym.

Aminokwasem ograniczającym wartość odżywczą danego białka jest ten aminokwas, dla którego wskaźnik CS jest najmniejszy. Wskaźnik CS informuje o przydatności badanego białka do syntezy białek ustrojowych.

Związek pomiędzy wartością odżywczą białka z jego składem aminokwasowym można przedstawić w postaci tak zwanej beczki Liebiega.

Białka, które mają niedobór któregoś aminokwasu (najkrótsza klepka w beczce), mogą być tylko w ograniczonym stopniu wykorzystane jako materiał budulcowy. Takie białka mają mniejszą wartość odżywczą.

Spożywanie tylko białek roślinnych może prowadzić do zaburzeń w puli metabolicznej aminokwasów, jako że białka te są często niedoborowe w niektóre aminokwasy egzogenne. Wartość odżywczą tych białek można zwiększyć przez równoczesne ich podanie z produktami zawierającymi białko zwierzęce, ponieważ przy odpowiednim łączeniu produktów białkowych różnego pochodzenia zachodzi efekt uzupełniania aminokwasów – braki aminokwasów w jednym białku są uzupełniane aminokwasami zawartymi w drugim białku, i odwrotnie. Białka takie nazywamy, białkami komplementarnymi.

Efekt ten polega na tym, że ilość białka, które dostarczamy z produktów połączonych w potrawę (spożywanych łącznie) jest większa niż uzyskiwana z tych samych produktów spożywanych oddzielnie (efekt uzupełniania>100%).

Do białek komplementarnych należą:

• białka produktów zbożowych (niedoborowe w lizynę) oraz białka produktów mlecznych (zawierają stosunkowo dużo lizyny).

• niedobór lizyny w przetworach zbożowych można uzupełnić lizyną zawartą w roślinach strączkowych (zawierają dużo lizyny, a mało metioniny).

Można opracować też zestawy tylko białek roślinnych lub białek roślinnych z niewielkim dodatkiem białek zwierzęcych, aby miały one dużą wartość odżywczą.

Istotny jest czas spożywania produktów, których aminokwasy mają się uzupełniać. Jedynie równoczesne ich podanie w jednym posiłku gwarantuje równocześnie wchłonięcie pełnego zestawu aminokwasów. Jeżeli między spożyciem tych produktów nastąpią zbyt długie przerwy (kilkugodzinne), nie zajdzie efekt uzupełniania.

Zdolność uzupełniania się aminokwasów białek niepełnowartościowych wykorzystuje się w celu zwiększenia wartości odżywczej produktów, posiłków lub całodziennej diety.

Wzajemne uzupełnianie się białek jest szczególnie istotne w krajach rozwijających się – pożywienie składające się głównie z produktów roślinnych nie dostarcza pełnowartościowego białka. Efektem tego jest niedobór białka, zwłaszcza u dzieci i młodzieży. Rozwiązaniem tego problemy jest podniesienie jakości białka poprzez dodatek do produktów spożywczych niedoborowych aminokwasów – najczęściej wzbogaca si przetwory zbożowe w syntetyczną lizynę lub dodaje do nich odtłuszczone mleko w proszku, mąkę sojową, mąkę z amarantusa, koncentraty białkowe z grochu czy nasion siemienia lnianego.

Szczególne znaczenie ma wzbogacanie w aminokwasy produktów dla dzieci, które mają niedostateczne pokrycie zapotrzebowania na białko.

• Wpływ procesów technologicznych na wartość odżywczą białka (na podstawie oznaczania ilości dostępnych aminokwasów).

Wprowadzenie:

Pod wpływem procesów technologicznych i kulinarnych może obniżać się wartość odżywcza białka zawartego w produktach spożywczych. Jest to spowodowane:

• zmniejszeniem zawartości aminokwasów endo- i egzogennych

• obniżeniem przyswajalności aminokwasów.

W trakcie obróbki technologicznej może dochodzić do racemizacji aminokwasów oraz ich utlenienia. Formy utlenione oraz formy D aminokwasów nie są przyswajalne w organizmie lub mają bardzo małą przyswajalność. Spadek ten może być również spowodowany tworzeniem się opornych na działanie enzymów trawiennych wewnątrzcząsteczkowych lub międzycząsteczkowych wiązań między grupami funkcyjnymi aminokwasów, a także powstawaniem wiązań między aminokwasami i cukrowcami, które nie ulegają w organizmie hydrolizie enzymatycznej.

Do aminokwasów egzogennych szczególnie wrażliwych na procesy technologiczne należą:

• lizyna – aa. ograniczający białka przetworów zbożowych

• metionina – aa. ograniczający produktów mlecznych, mięsnych i strączkowych

• cysteina – aa. ograniczający produktów mlecznych, mięsnych i strączkowych,

które są najczęściej aminokwasami ograniczającymi wartość odżywczą białka zawartego w produktach żywnościowych.

Dlatego należy stosować takie procesy technologiczne lub w taki sposób, aby minimalizować straty tych i tak już niedoborowych aminokwasów.

Szczególnie niekorzystny wpływ na wartość odżywczą białka produktów białkowych poddawanych obróbce technologicznej ma:

• ogrzewanie w umiarkowanej temperaturze w obecności cukrów redukujących

• ogrzewanie w wysokiej temperaturze

• ogrzewanie w środowisku alkalicznym

• obecność utleniaczy.

Oddziaływanie procesów technologicznych na wartość odżywczą białka:

• Ogrzewanie białek w obecności cukrowców. Podczas ogrzewania w obecności cukrowców (np. w czasie pieczenia) zachodzi reakcja Maillarda, w której wyniku powstają barwniki melanoidowe. W reakcję tę wchodzą przede wszystkim aminokwasy zasadowe: lizyna, arginina, histydyna.

W wyniku reakcji lizyny z fruktozą powstaje ε-N-dezoksyfruktolizyna. Lizyna zablokowana w tej postaci jest biologiczne nieaktywna, odporna na trawienie enzymatyczne, zatem białko zawierające lizynę w tej formie ma znacznie mniejszą wartość odżywczą.

• Ogrzewanie białek izolowanych. Podczas ogrzewania białek w wysokiej temperaturze (w czasie suszenia walcowego, sterylizacji) destrukcji ulega pewna ilość cystyny, mogą też powstawać wewnątrzcząsteczkowe lub międzycząsteczkowe wiązania między grupami funkcyjnymi aminokwasów:

• między grupą amidową asparaginy lub glutaminy i aminową lizyny

• między grupą karboksylową kwasu asparaginowego lub glutaminowego i grupą tiolową cysteiny (tioestrowe)

• między grupą karboksylową kwasu asparaginowego lub glutaminowego i grupą hydroksylową seryny lub treoniny (estrowe)

• między grupą karboksylową kwasu asparaginowego lub glutaminowego i grupą amidową asparaginy lub glutaminy (imidowe)

Tworzące się wiązania nie są trawione przez enzymy przewodu pokarmowego, a aminokwasy wchodzące w skład takich połączeń nie mogą być wykorzystywane przez organizm. Spowodowane oddziaływaniem wysokiej temperatury straty, głównie lizyny, cysteiny lub cystyny, przyczyniają się do zmniejszenia wartości odżywczej białka produktów spożywczych poddawanych tego typu obróbce technologicznej.

Różne białka mają różną wrażliwość na działanie wysokiej temperatury, zwiększa się ona w obecności cukrowców.

• Ogrzewanie białek w środowisku alkalicznym. Podczas ogrzewania produktów białkowych w środowisku alkalicznym, np. w czasie produkcji kazeiny i izolatów białka soi, powstaje:

• lizynoalanina (LAL)

• inne nienaturalne aminokwasy np.:

• lantionina

• ornitynoalanina,

a destrukcji ulega część argininy, może też zachodzić racemizacja lizyny i treoniny.

Kluczowym związkiem w powstawaniu nienaturalnych aminokwasów jest dehydroalanina, tworząca się w środowisku alkalicznym, w wyniku reakcji eliminacji cysteiny, cystyny, fosfoseryny i innych aminokwasów. Może się przyłączać w łańcuchu białkowym do grup nukleofilowych różnych aminokwasów, przedewszystkim:

• lizyny, w wyniku czego powstaje lizynoalanina (LAL)

• cysteiny, w wyniku czego powstaje lantionina

• ornityny, w wyniku czego powstaje ornitynolalnina.

Związaki te nie są wykorzystywane w organizmie, a w niektórych przypadkach mogą być toksyczne. Dehydroalanina może również reagować z seryną, tyrozyną, histydyną, treoniną.

Wartość odżywcza białka poddawanego obróbce technologicznej w podwyższonej temperaturze i środowisku zasadowym zmniejsza się przede wszystkim z powodu:

• strat lizyny, cysteiny oraz innych aminokwasów.

• Obecność LAL - wiązania peptydowe sąsiadujące z LAL są trudno dostępne dla enzymów proteolitycznych przewodu pokarmowego.

• LAL hamuje aktywność karboksypeptydazy A, helatując cynk, będący aktywatorem enzymu.

Wykazano, że mąka sojowa ogrzewana w temp. 40C w pH=12,2 zawierała 0,6g lizynoalaniny w 100 g białka, podczas gdy w mące nie poddanej działaniu tych czynników technologicznych związek ten nie następował.

• Utlenianie aminokwasów. Do utleniania aminokwasów może dochodzić w wyniku działania:

• tlenu atmosferycznego (np. w trakcie blanszowania),

• produktów utleniania tłuszczów (np. podczas przechowywania sproszkowanego mleka, mączek rybnych i rzepakowych),

• nadtlenku wodoru (np. podczas otrzymywania niektórych izolatów białkowych).

Utlenieniu ulegają przede wszystkim metionina i cysteina:

• metionina -> sulfotlenek metioniny -> sulfon metioniny

• cysteina -> kwas cysteinowy

Wartość odżywcza białka zawierającego utlenione aminokwasy jest mniejsza, ponieważ sulfon metioniny i kwas cysteinowy są nieprzyswajalne i nie mogą być w organizmie wykorzystywane do syntezy białka, natomiast sulfotlenek metioniny może być wykorzystywany na cele wzrostowe tylko w 60% efektywności, jaką daje metionina.

Oznaczanie dostępnych (przyswajalnych) aminokwasów:

Metody chemiczne określania wartości odżywczej białka (CS, EEA_index) mogą być obarczone błędem, ponieważ nie uwzględniają strawności białka oraz zmniejszonej przyswajalności niektórych aminokwasów w produktach spożywczych i potrawach. W efekcie obróbki technologicznej i kulinarnej mogą zachodzić różne reakcje:

• grup aminowych aminokwasów z grupami karbonylowymi cukrów

• reakcję utleniania

• racemizacji,

w których wyniku aminokwasy stają się nieprzyswajalne i niedostępne w procesie syntezy białek ustrojowych.

Dostępne (przyswajalne) aminokwasy – ulegają uwolnieniu z białka w wyniku działania enzymów proteolitycznych i mogą być w pełni wykorzystane w organizmie. Przez oznaczanie zawartości dostępnych aminokwasów w produkcie można ocenić wpływ procesów technologicznych na wartość odżywczą białka oraz zminimalizować błąd popełniany przy stosowaniu klasycznych metod chemicznych.

Najczęściej oznacza się w produktach białkowych poddawanych obróbce technologicznej zawartość dostępnej:

• metioniny

• lizyny – zawartość przyswajalnych lizyny jest mniejszy niż lizyny ogółem.

• tryptofanu.

Zawartość metioniny ogółem i przyswajalnej w różnych rodzajach mleka:

Rodzaj mleka w proszku	Zawartość lizyny [g/100g białka]
	Ogółem
Liofilizowane	8,3
Suszone rozpyłowo	8,0
Suszone walcowo w niskiej temperaturze	7,6
Suszone walcowo konwencjonalnie	7,1
Suszone walcowo przegrzane	6,3

Zasada metody oznaczania dostępnej metioniny polega na wstępnym enzymatycznym trawieniu białka pankreatyną, a następnie kolorymetrycznym oznaczeniu ilości grup SCH₃ metioniny wchodzących w reakcję z nitroprusydkiem sodu. Reakcja barwna jest specyficzna tylko dla wolnych grup SCH₃ metioniny, sulfotlenek i sulfon metioniny nie biorą w niej udziału.

W metodzie oznaczania dostępnej lizyny (metoda Carpentera) wykorzystywana jest reakcja barwna między wolnymi grupami ε-aminowymi lizyny a fluorodwunitrobenzenem (FDNB). W Wyniku tej reakcji powstaje żółta pochodna lizyny ε-dwunitrofenylolizyna (ε-DNF-Liz). Natężenie barwy tworzącego się związku określa się kolorymetrycznie po hydrolizie kwaśnej. Miar dostępności lizyny jest liczba wolnych grup ε-aminowych lizyny, które mogą wejść w reakcję z FDNB. Oznaczanie dostępnej lizyny jest skomplikowane i długotrwałe.