Глава 12. Содержание незаменимых аминокислот в белках микроорганизмов.

ПОЛУЧЕНИЕ АМИНОКИСЛОТ И БЕЛКА

ОРГАНИЗМОВ

Содержание незаменимых аминокислот в белках микроорганизмов.

Растения способны синтезировать все входящие в их состав аминокислоты из простых веществ: углекислоты; воды и минеральных солей. В организме человека и животных некоторые аминокислоты не могут синтезироваться и должны поступать в организм в готовом виде как компоненты пищи. Такие аминокислоты принято называть незаменимыми. К ним относятся: валин, лейцин, изолейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан, фенилаланин. Отсутствие в пище хотя бы одной незаменимой кислоты приводит к тяжёлым заболеваниям человека, а недостаток их в кормах снижает продуктивность сельскохозяйственных животных.

В связи с необходимостью обеспечения человека и животных незаменимыми аминокислотами разработаны научно обоснованные нормы их суточного потребления. Так, ежедневная потребность человека в незаменимых аминокислотах составляет (г): валин – 5, 0; лейцин – 7, 0; изолейцин – 4, 0; лизин – 5, 5; метионин – 3, 5; треонин – 4, 0; триптофан – 1, 0; фенилаланин – 5, 0.

Главными источниками незаменимых аминокислот для человека являются белки животного и растительного происхождения, входящие в состав пищи; а для животных – растительные белки. Поступающие с пищей или кормом белковые вещества под действием ферментов желудочного сока гидролизуются до аминокислот, которые затем используются для образования белковых молекул, человеческого или животного организма. При этом первостепенное значение имеют незаменимые аминокислоты, недостаток которых вызывает прекращение синтеза белков и, следовательно, задержку роста и развития организма.

Следует также учитывать, что все незаменимые аминокислоты должны содержаться в белках пищи в определённых соотношениях, отвечающих потребностям данного организма. Если хотя бы одна аминокислота окажется в недостатке, то другие аминокислоты, оказавшиеся в избытке не будут использоваться для синтеза белков. В таких условиях потребуется дополнительное количество пищевого или кормового белка, вследствие чего увеличивается расходование пищи или корма. Это особенно важно учитывать в животноводстве, так как несбалансированность кормовых белков по содержанию незаменимых аминокислот приводит к значительному перерасходу кормов и существенному повышению себестоимости животноводческой продукции.

Кормовые и пищевые белки, имеющие оптимальное содержание незаменимых аминокислот, называют биологически полноценными белками. Например, если принять за 100% биологическую ценность эталонного белка, по рекомендациям Международной организации по сельскому хозяйству и продовольствию (ФАО при ООН), то биологическая ценность животных белков составляет 90-95%; белков вегетативной массы бобовых трав 80-90%; белков зерна зернобобовых и семян масличных культур, клубней картофеля, корнеплодов, овощей, вегетативной массы травянистых растений 75-85%; белков зерна большинства злаковых культур 60-70%; особенно низкая биологическая ценность белков зерна кукурузы 52-58%.

В соответствии с нормами питания человек должен ежедневно получать с пищей от 60 до 120 г полноценного белка. Для правильного кормления сельскохозяйственных животных необходимо, чтобы в их кормовом рационе в расчёте на каждую кормовую единицу содержалось 100-120 г хорошо переваримого и полноценного белка.

Количества белка в корме балансируют путём добавления белковых концентратов. По такому же принципу контролируют содержание в кормовом белке незаменимых аминокислот. Недостающее до нормы количество какой либо аминокислоты балансируют добавлением в корм чистых препаратов дефицитных аминокислот или белковой массы, имеющей наиболее высокое содержание данной аминокислоты по сравнению с принятым эталоном (табл.12.1).

Таблица 12.1. Содержание незаменимых аминокислот в белке различных кормов (в г на 100 г белка)

Характеристика аминокислотного состава различных растительных белков показывает, что наиболее сбалансированное содержание незаменимых аминокислот имеют белки зерна сои, у которой отмечается лишь некоторый дефицит по метионину и триптофану.

Относительно высокую биологическую ценность имеют также белки зерна риса и гороха. В то же время широко возделываемые в нашей стране такие зерновые культуры, как пшеница, кукуруза, ячмень – отличаются несбалансированным аминокислотным составом белков. В белках зерна пшеницы и ячменя очень мало содержится лизина, метионина и изолейцина, а в белках зерна кукурузы ещё и триптофана.

Вследствие того, что белки сои хорошо сбалансированы по аминокислотному составу и их содержание в семенах достигает 35-40%, эта культура имеет большое значение как самый дешёвый источник пищевого и кормового белка.

Крупнейшим поставщиком соевого белка на мировом рынке являются США. В России и Беларуси, хотя и проводятся работы по расширению посевов сои, её возделывание ограничено вследствие неблагоприятных климатических условий.

В результате изучения различных организмов было выяснено, что высокой интенсивностью синтеза белков отличаются многие микроорганизмы, причём белки микробных клеток имеют повышенное содержание незаменимых аминокислот (табл. 12.2).

Таблица 12.2. Содержание незаменимых аминокислот в белках некоторых микроорганизмов

В специальных опытах была проведена пищевая и токсикологическая оценка белковой микробной массы, которая показывает, что клетки некоторых микроорганизмов можно использовать в качестве концентрированных кормовых добавок, не уступающих по биологической ценности белков соевому шроту или рыбной муке.

Микроорганизмы в качестве источников кормового белка имеют ряд преимуществ по сравнению с растительными и даже животными организмами:

1. Они отличаются высоким (до 60% сухой массы) и устойчивым содержанием белков, тогда как в растениях концентрация белковых веществ значительно варьирует в зависимости от условий выращивания, климата, погоды, типа почвы, агротехники и др.;

2. Наряду с белками в микробных клетках образуются и другие ценные в питательных отношениях вещества: легкоусвояемые углеводы, липиды с повышенным содержанием ненасыщенных жирных кислот, витамины, макро- и микроэлементы;

3. При использовании микроорганизмов на ограниченной площади можно организовать промышленное производство и получать большое количество кормовых концентратов любое время года;

4. Микробные клетки способны синтезировать белки из отходов сельскохозяйственного производства и промышленности и, таким образом, позволяют одновременно решать другую важную проблему – утилизацию этих отходов в целях охраны окружающей среды;

5. Они способны очень быстро наращивать белковую массу. Например, растения сои массой 500 кг в фазе созревания семян способны в сутки синтезировать 40 кг белков; бык такой же массы 0, 5-1, 5 кг; а дрожжевые клетки массой 500 кг – до 1, 5 т белков. В качестве источников кормового белка наиболее часто используются различные виды дрожжей и бактерий, микроскопические грибы, одноклеточные водоросли.