Протеин: состав, виды и применение¶

Протеин (от греч. protos — первый, важнейший) — общее название класса органических веществ, представляющих собой высокомолекулярные природные полимеры, состоящие из альфа-аминокислот, соединённых пептидной связью. В биохимии термин «протеин» используется как синоним слова «белок», однако в обиходной и спортивной среде под протеином чаще понимают концентрированную белковую смесь или специализированное питание для восполнения дефицита белка в рационе. Протеины выполняют в живых организмах структурную, каталитическую, транспортную, защитную и энергетическую функции, являясь незаменимым компонентом клеток.

¶Химическая природа и строение

Протеины представляют собой полипептиды, молекулы которых построены из 20 стандартных аминокислот, соединённых в определённой последовательности. Последовательность аминокислот (первичная структура) определяет пространственную конфигурацию молекулы: вторичную структуру (альфа-спирали и бета-складчатые слои), третичную (глобулярную или фибриллярную форму) и четвертичную (объединение нескольких полипептидных цепей). Молекулярная масса белков варьируется от нескольких тысяч до миллионов дальтон.

Аминокислотный состав белков неодинаков. Девять аминокислот (валин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан, фенилаланин, гистидин) являются незаменимыми для человека — они не синтезируются в организме и должны поступать с пищей. Полноценными считаются белки, содержащие весь набор незаменимых аминокислот в достаточных количествах; к ним относятся белки животного происхождения (мясо, рыба, яйца, молоко) и соевый белок. Неполноценные белки (например, желатин или пшеничный глютен) дефицитны по одной или нескольким незаменимым аминокислотам.

¶Роль в питании и физиологии

Белок является основным строительным материалом для мышечной ткани, внутренних органов, кожи, волос и ногтей. В организме человека непрерывно идёт процесс обновления белков: ежедневно разрушается и синтезируется заново около 300–400 граммов белка. Для поддержания азотистого баланса взрослому человеку необходимо получать с пищей не менее 0,8–1 грамма белка на килограмм массы тела в сутки. При интенсивных физических нагрузках, в период роста, беременности, после травм и болезней потребность возрастает до 1,5–2,5 грамма на килограмм веса.

При недостаточном поступлении белка организм начинает расщеплять собственные мышечные белки для получения аминокислот, что приводит к потере мышечной массы, ослаблению иммунитета и ухудшению регенерации тканей. Избыточное потребление белка (более 3 граммов на килограмм веса) создаёт повышенную нагрузку на печень и почки, однако у здоровых людей редко приводит к серьёзным нарушениям.

¶Протеин как спортивное питание

В индустрии спортивного питания протеином называют сухие концентраты белка, предназначенные для приготовления белковых коктейлей. Основная цель их применения — удобное и быстрое восполнение суточной нормы белка, особенно в условиях повышенных тренировочных нагрузок. Протеиновые порошки производят из молочной сыворотки, казеина, сои, яичного белка, гороха, риса и других источников.

¶Основные виды протеиновых добавок

• Сывороточный протеин (whey) — побочный продукт производства сыра и творога. Быстро усваивается (30–60 минут), содержит высокую долю незаменимых аминокислот и разветвлённых аминокислот (BCAA). Выпускается в трёх формах: концентрат (70–80 % белка, содержит лактозу и жиры), изолят (90–95 % белка, минимальное содержание лактозы) и гидролизат (предварительно расщеплённый ферментами, усваивается максимально быстро).
• Казеиновый протеин — основной белок молока (около 80 % от общего белка). Усваивается медленно (до 6–8 часов), обеспечивая длительное поступление аминокислот в кровь. Часто используется перед сном или в периоды длительного голодания.
• Соевый протеин — растительный полноценный белок, содержит все незаменимые аминокислоты. Подходит вегетарианцам и людям с непереносимостью лактозы. Содержит изофлавоны, которые могут оказывать мягкое эстрогеноподобное действие, однако современные исследования не подтверждают значимого влияния на гормональный фон у мужчин.
• Яичный протеин — белок куриных яиц, отличается высокой биологической ценностью и почти полным отсутствием жиров и углеводов. Усваивается медленнее сывороточного, но быстрее казеина.
• Растительные протеины (гороховый, рисовый, конопляный) — часто комбинируют для получения полноценного аминокислотного профиля. Используются в веганском питании.

¶Критерии качества и форма выпуска

Качество протеиновой добавки оценивается по биологической ценности (BV), коэффициенту усвояемости (PDCAAS) и аминокислотному скору. Наиболее высокими показателями обладают сывороточный и яичный белки. Протеиновые порошки выпускаются в банках или пакетах, разводятся водой, молоком или соком в шейкере. Некоторые производители добавляют в состав ароматизаторы, подсластители, ферменты (лактазу), витаминно-минеральные комплексы и креатин.

¶Применение в медицине и клиническом питании

Протеиновые смеси широко используются в лечебном и энтеральном питании. При онкологических заболеваниях, ожогах, сепсисе, после хирургических операций потребность организма в белке резко возрастает, а обычное питание становится затруднительным. Специализированные смеси (например, на основе гидролизатов сывороточного белка) применяются для энтерального зондового питания. Белковые добавки назначаются при белково-энергетической недостаточности, анорексии, пожилым людям для профилактики саркопении (возрастной потери мышечной массы).

¶Протеин в пищевой промышленности

Изолированные белки (соевый, сывороточный, гороховый) используются в качестве пищевых ингредиентов при производстве мясных полуфабрикатов, колбас, хлебобулочных изделий, йогуртов, протеиновых батончиков и напитков. Они улучшают текстуру продукта, повышают содержание белка, эмульгируют жиры и удерживают влагу. Текстурированный растительный белок (чаще всего из сои) применяется как заменитель мяса в вегетарианских продуктах.

¶Безопасность и побочные эффекты

Протеиновые добавки считаются безопасными для здоровых людей при соблюдении рекомендуемых дозировок. Возможные побочные эффекты включают расстройства пищеварения (вздутие, диарею) при непереносимости лактозы или чрезмерном разовом приёме. Людям с заболеваниями почек (почечная недостаточность) необходимо ограничивать потребление белка и консультироваться с врачом. Качество коммерческих протеиновых порошков контролируется производителями, однако в ряде случаев независимые лаборатории выявляют следы тяжёлых металлов или несоответствие заявленного состава фактическому.

¶Интересные факты

• Термин «протеин» был предложен шведским химиком Йёнсом Якобом Берцелиусом в 1838 году.
• Молоко коровы содержит около 3,3 % белка, из которых 80 % приходится на казеин и 20 % — на сывороточные белки.
• Для производства одной порции сывороточного протеина (около 30 граммов белка) требуется примерно 5–6 литров молока.
• Первый протеиновый порошок на основе молочного белка появился в 1950-х годах в США и изначально продавался в аптеках как лечебное средство.
• В 2024 году мировой рынок протеиновых добавок оценивался более чем в 20 миллиардов долларов США.

¶Источники

• Биохимия: учебник для вузов / под ред. Е. С. Северина. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2019.
• Методические рекомендации MP 2.3.1.0253-21 «Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации».
• ВОЗ. Протеин и аминокислотные потребности человека: доклад совместной консультации экспертов ФАО/ВОЗ. — Женева, 2007.
• Phillips S. M. Protein requirements and supplementation in strength sports // Nutrition. — 2004.