лизин – важный компонент питания
advertisement
ЛИЗИН – ВАЖНЫЙ КОМПОНЕНТ ПИТАНИЯ Кисиль Наталия Николаевна, к.х.н., доцент кафедры «Биотехнология и технология продуктов биоорганического синтеза»Московского государственного университета пищевых производств, г. Москва, Россия тел. 8(915)223-80-40; E-mail: bikant.comp@mail.ru Московский государственный университет пищевых производств 125080 г. Москва, Волоколамское ш. д. 11; тел. 8 (499) 158-72-50; E-mail: info@mgupp.ru LYSINE AND NUTRITION KisilNataliya, the candidate of chemical science, docent of the department “Biotechnology and technology of the products of bioоrganic syntheses” Moscow State University of Food Production, Moscow, Russia tеl.: 8(915)223-80-40; E-mail: bikant.comp@mail.ru Moscow State University of Food Production Russia, Moscow 125080 Volokolamskoe highway, 11; tel.: 8 (499) 158-72-50; E-mail: info@mgupp.ru Аннотация Обсуждѐн накопленный материал в течение 60 лет исследований по роли лизина в питании человека. Установлено, что лизин является главной лимитирующей аминокислотой в злаковых культурах, являющихся основным продуктом питания людей. Минимальная потребность в лизине у взрослых составляет 800-900 мг ежедневно независимо от пола исследуемых. Исследована потребность в лизине для роста младенцев. С помощью измерения роста и удерживания азота после добавления лизина установлено, что потребность составляет от 170 до 200 мг/ кг веса тела в день. Также показано, что биологическую ценность злаков, например кукурузной муки можно повысить добавлением лизина с учѐтом второй лимитирующей аминокислоты – триптофана. Рассмотрено отрицательное влияние на содержание в пищевых продуктах лизина технологической обработки: поджаривания, автоклавирования. Так, при 1 стерилизации молока теряется 10-11% лизина. В сгущенном молоке потери лизина составляют 29%. Рассмотрены последствия дефицита лизина в диете. На группах взрослых и детей проверена безвредность лизина и его токсичности для человека. Удовлетворительная переносимость лизина замечена у младенцев при усвоении 4-5 г лизина в день. Доза в 2,5 г отмечена как совершенно безвредная. Отмечено также благоприятное действие лизина при повышении иммунитета, борьбе с герпесом, кариесом зубов и остеопорозом, а также железодефицитной анемии. Ключевые слова: Удерживание азота, диета, белки, аминокислоты, питание, пища, лизин, триптофан, треонин. Summary: It has been discussed the accumulated material about the role of lysine in human nutrition during 60 years of investigation. It was determined that lysine is the main limiting amino-acid in cereals which are the basic products for human beings. The minimal requirement in lysine for adults is 800-900 mg a day independently from sex. It was also investigated the lysine requirement for infant growth by measuring the growth and nitrogen accumulation: it is from 170-200 mg/kg of body weight a day. It was also shown that biological value of cereals, for example corn flour, can be increased by adding lysine taking into account the second limiting amino-acid – tryptophan. It was examined a negative influence of technological treatment (roasting, autoclavating) on the lysine content in foods. Thus, during the process of milk sterilization the lysine quantity decreases on 10-11%. In the case of a condensed milk it is 29%. In the article it is also examined the results of the lysine deficiency in a diet. The lysine harmlessness was analysedby the groups of adults and children. The satisfactory lysine digestion was noticed in the case of infants – it is 4-5 g of lysine a day. The dose 2,5 g is absolutely harmless. It is also determined a satisfactory influence of lysine on immunity, in the fight against gerpys, caries, osteoporouse and anemia. Key words: Lysine, limiting amino-acid, tryptophan, influence, analyses, humannutrition, technological treatment, cereals, corn flour, milk, digestion, adults, children, infants, satisfactory, dose, group, deficiency, immunity, gerpys, caries, osteoporouse, anemia. 2 УДК: 615.035.4 Бурное развитие биохимии и биотехнологии во второй половине 20-го века определило общую концепцию в диетологии - сбалансированность потребляемых человеком белков по аминокислотам. Хотя в таких продуктах питания как мясо, молоко, яйца все 18 аминокислот достаточно хорошо сбалансированы, в других продуктах, потребляемых человеком, таких как злаковые наблюдается существенный дефицит некоторых аминокислот, что уменьшает их белковую ценность. В таблице 1 приведены данные о дефиците незаменимых аминокислот в наиболее распространѐнных злаковых культурах.[12]Таблица 1 растительный протеин лимитирующая аминокислота процент дифицита аминокислот пшеница рожь овѐс кукуруза белый рис кунжут хлопковое семя пшеничная мука высшего качества лизин изолейцин лизин лизин лизин лизин лизин лизин 63 50 54 72 56 61 63 72 процент сбалансированной аминокислоты 37 50 46 28 44 39 37 28 Из таблицы видно, что лизин является наиболее дефицитной аминокислотой злаковых культур, широко используемых для питания людей во всѐм мире. Потребности в лизине Потребность в лизине для поддержания жизни и роста человека была выражена несколькими способами: в граммах в день, миллиграммах на килограмм веса тела в день, отношением лизина к триптофану (L/T), граммах лизина на 16 грамм азота и процентах лизина в диете. Перечисленные значения должны быть пересчитаны исходя из начальных значений для удобства сравнения данных, полученных в разных работах. а) взрослый человек Минимальная потребность в лизине здоровых молодых людей была изучена Rose [48], и Clark [15], Jones [38], Fisher [21], Young [39,40] и др. Rose в, ставших теперь классическими, исследованиях изучил аминокислотную потребность для молодых мужчин [49]. В этой работе в качестве полноценного компонента диеты была использована аминокислотная смесь. Эта диета также обогащалась 10 г азота к 55 калл/кг веса тела ежедневно. Автор установил, что для поддержания азотного баланса 3 необходимо более высокое потребление калорий, чем то, которое требуется для диеты с эквивалентным потреблением белка. Rose заметил, что для взрослого человека потребность в лизине находится в пределах: 400-800 мг ежедневно. Затем он установил, что минимальная потребность в лизине равна самому высокому уровню - 800 мг и составляет 11,4 мг/кг, что было подтверждено дважды. Clark и др.[15] изучали потребность в лизине, как молодых мужчин, так и молодых женщин. Никакой зависимости от пола замечено не было. В этой работе половина ежедневного потребления азота была обеспечена за счѐт пшеничной и кукурузной муки. Остальное количество азота обеспечивалось за счѐт добавления аминокислот и цитрата диаммония. Минимальная потребность в лизине находилась в пределах 500-900 мг ежедневно. Принимая 900 мг лизина в качестве минимума, потребность в лизине по определению Rose можно выразить как 1,6г/16г азота и отношения L/T, составляющего 3,0. В данной работе было упомянуто о корреляции между потребностью в лизине и весом тела человека, а также площадью поверхности тела и выделением криотина. Jones и др.[38], изучавшие потребность в лизине у молодых женщин, определили минимум лизина как 500 мг в день (или в мг/кг). Потребность в азоте обеспечивалась добавлением аминокислотной смеси. Потребность в лизине для молодых женщин была несколько ниже, чем та, которую установил Rose для мужчин. Fisher[21] сообщает о введении очень низких доз лизина (50-100 мг / день) в низкоазотистую диету, позволяющих человеку выживать.Young[39] и др. исследовали на 14-ти молодых мужчинах соотношение лизина в диете и плазме крови. Добавка лизина составляла 1- 24 мг/кг в день. Было установлено, что при введении в диету от 1 до 6 мг лизина/кг, его уровень в плазме крови был постоянным, в то время как при введении в диету от 7 до 24 мг лизина/кг, этот уровень повышался на 13-18%. В последующей работе Young[40] рекомендует в качестве оптимальной дозы добавляемого в диету лизина - 30 мг/кг в день. Cheraskin и Ringsdorf[14] установили на 859-ти добровольцах врачей и их жѐн, что идеальной дозой лизина, которая значительно улучшает самочувствие человека является доза в 3-4 раза превышающая дозы в 12 мг/кг, рекомендованные ФАО. Врачи принимали от 1,1 до 17 г лизина в день, т.е. в среднем по 9,4 г в день. Stewart и др.[56]установили на пациентах в возрасте от 50 до 70 лет, что в пожилом возрасте для 4 поддержания азотного баланса необходимо большее количество лизина, чем для молодых людей. б) потребность в лизине в период роста Потребность в лизине для роста младенцев была изучена Albanese[6,7] и Snyderman с сотрудниками [55]. Исследования Albanese были проведены с использованием пшеничного глутена в качестве источника белка. С помощью измерения роста и удерживания азота после добавления в рацион лизина он установил, что потребность в лизине составляет от 170 до 200 мг/кг веса тела в день, работа Snyderman проводилась с использованием смеси L-аминокислот, соответствующей по составу белку грудного молока. Используя в качестве критерия рост и удержание азота, учѐные обнаружили, что минимальная потребность в лизине для роста младенцев находилась в пределах от 88 до 103 мг/кг веса тела в день. Потребление этого «белка» в течение периода, когда вышеуказанные количества лизина добавлялись в рацион, в среднем составило 3,0 г/кг в день, показывая при этом потребность в лизине 3,2 г лизина / 16 г азота (L/T=3,2). На самом деле добавление лизина необходимо при использовании злаковых диет, обычно предназначающихся в раннем возрасте детей. Злаки необходимы для формирования кала. Bressani[13] использовал для питания маленьких детей в возрасте от 2-х до 5-ти лет вальцованный овѐс (овсяные хлопья) в количестве 2 г белка/кг. Эффект удерживания азота (который свидетельствует о степени сбалансированности белка по аминокислотам) возрастал при добавке 308 мг/г азота лизина и 296 мг/г азота метионина. При добавке ещѐ 222 мг/г азота треонина уровень удерживания азота достигал аналогичного показателя грудного молока. В качестве критерия эффективности добавок лизина был взят «нормальный рост и развитие». Однако нормальный рост младенцев трудно оценить; прирост в весе отдельных детей не всегда соответствует плановым кривым на опубликованных диаграммах роста. May[41] указал на то, что скорость роста после рождения не зависит только от одной диеты, так как на рост могут оказывать влияние такие факторы, как размер матки и плаценты, вскармливание материнским молоком, наследственность. Генетически определѐнная скорость роста может иметь отклонения напротяжении внутриутробной жизни и потребуется некоторое время после рождения для того, чтобы резюмировать генетически определѐнные кривые обычно до одного, двух лет. 5 Эффект добавки к диете детей от 2 до 6 лет 0,6 г лизина в день был исследован в течение 6-ти месячного периода. Прирост за этот период составил 3,84 см, а привес 1,06 кг против соответствующих показателей в контрольной группе 2,54 см и 0,58 кг. Было также замечено значительное повышениеколичества гемоглобина в испытуемой группе. Очевидно, использованная в исследовании диета имела некоторый дефицит по лизину. Abernathy и сотрудники [5] группе девочек в возрасте от 7 до 9 лет вводили в диету на основе глутена пшеницы, содержащую от 86 до 460 мг азота/кг веса тела 29 мг лизина/кг веса. Прирост составил 13% по сравнению с контрольной группой. Hedayat и Shahbazi[31] исследовали влияние добавок лизина на двух группах школьников в течение 210-ти дней. Две группы имели типичные для иранской кухни блюда, лимитированные по лизину. Одна группа получала хлеб, обогащѐнный лизином в концентрации 0,3% от веса муки, другая - необогащѐнный хлеб. Наблюдалось заметное увеличение роста (12-18%) и веса (8-12%) у детей, потреблявших хлеб, обогащѐнный лизином по сравнению с детьми контрольной группы. Основные принципы белкового питания Авторы фундаментальных обзоров по аминокислотному питанию Flodin [22],Harper [27] считают, что концепция о том, что соотношение или баланс аминокислот в белковой диете является главным решающим фактором эффективности использования белка и не вызывает сомнений у исследователей. Желательно, чтобы аминокислоты не только присутствовали в белках в нужных пропорциях, но также были выделены и адсорбированы таким способом, чтобы в правильных пропорциях достигать анаболических центров. Следовательно, неполноценное потребление и поглощение белка повлияет на его усвоение также неблагоприятно, как и дисбаланс аминокислот в белке. Различия в качестве белка авторы выражают количественно с помощью таких понятий как биологическая ценность и эффективность белка. Первая определяется как процент удержания в организме поглощѐнного азота, вторая -как отношение привеса в стадии роста к весу потребляемого белка. Обе эти функции коррелируются с аминокислотным составом белка [28]. Признано, что яичный белок даѐт наибольшее значение, как для биологической ценности, так и для эффективности белка, вследствие благоприятного соотношения 6 между незаменимыми аминокислотами и их общего высокого содержания в нѐм. Block и Mitchell[11] ввели понятие «химическое отношение», которое они определили как процентный дефицит по лимитирующей аминокислоте (по сравнению с цельным яичным белком), вычитаемый из 100%. Международная Пищевая и Сельскохозяйственная Организация (РАО) признала важность хорошего соотношения между аминокислотами при оценке качества белка в диете, когда в 1955 году учредила справочный эталон РАО [20]. Этот эталон основывается на отношении аминокислотной потребности для младенцев и взрослых, соответствующей количеству триптофана в эталонном белке, установленном в качестве эквивалента коровьему молоку. В таблице 2 сравниваются яичный белок и эталонный белок с коровьим и грудным молоком (по составу незаменимых аминокислот). Таблица 2 Аминокислота Образец Коровье Грудное незаменимая, белка молоко молоко г аминокислоты/100 г FAO Яичный белок белка изолейцин 4,2 6,4 6,4 6,8 лейцин 4,8 9,9 8,9 9,0 лизин 4,2 7,8 6,3 6,3 фенилаланин 2,8 4,9 4,6 6,0 тирозин 2,8 5,1 5,5 4,4 общее кол-во 4,2 3,3 4,3 5,4 метионин 2,2 2,4 2,2 3,1 треонин 2,8 4,6 4,6 5,0 триптофан 1,4 1,4 1,6 1,7 валин 4,2 6,9 6,6 7,4 серусодержащие аминокислоты: В пределах определѐнных лимитов уменьшение биологической ценности может компенсироваться увеличением уровня белка в диете. Однако, когда биологическая 7 ценность слишком сильно снижается, это невозможно и остаѐтся только обогатить белок лимитирующими аминокислотами. Hedsted[32,33] и Munaver и Harper[44] в своих работах экспериментально продемонстрировали, что так действительно происходит в случае с пшеничным глутеном. Наблюдалось, что повышение уровня пшеничного глутена в рационе увеличивает потребность в лизине, выраженной в процентах от диеты. Учѐные сделали вывод, что пшеничный глутен, благодаря очень низкому уровню содержания лизина так сильно несбалансирован, что лизин, который он содержит, усваивается не полностью. Биологическая ценность может быть увеличена с помощью снижения дефицита по лимитирующим аминокислотам с помощью добавления в диету, как аминокислот, так и белков. Главное правило, которому необходимо следовать в каждом случае - это добавлениедостаточного количества первой лимитирующей аминокислоты для сбалансирования еѐ со второй лимитирующей аминокислотой. Автор показал, что хотя кукурузная мука является вначале дефицитной по лизину, только 0,05% лизина может быть добавлено перед тем, как потребуется добавление второй лимитирующей аминокислоты - триптофана. Эффективное обогащение риса требует лизин, а затем треонин; для обогащения кукурузы необходим лизин, а затем триптофан. Для обогащения пшеницы достаточно одного лизина; для обогащения овса следует добавлять лизин, метионин и треонин. Лизин в пище Известно, что животные белки содержат относительно высокие уровни лизина, в то время как злаковые культуры дефицитны по лизину. Это различие иллюстрируют данные таблицы 3 [25]. Таблица 3 Пищевой продукт Отношение: г лизина /16 г азота цельное яйцо 6,4 цельное молоко 8,0 казеин 8,0 мясо птицы 8,7 мясной ливер 7,5 соевая мука 6,3 цельная пшеница 2,6 пшеничная мука 2,1 8 пшеничный глутен 1,7 рис 3,7 кукурузная крупа 2,9 овѐс 3,4 рожь 3,8 Из таблицы видно, что соя занимает промежуточное место между животными и растительными белками. Результат технологической обработки при приготовлении пищевых продуктов Hepburn и др.[34] показали, что при переработке пшеницы в белую муку теряется 24% лизина. Проблема повреждения в результате тепловой обработки рационального белка была рассмотрена ещѐ в 1950 году Департаментом Пищи и Питания Национального Совета по Исследованиям США [45]. Этот обзор «подчеркнул» чувствительность лизина к тепловой обработке, в частности огромную потерю лизина при обжаривании злаковых продуктов в «готовых завтраках». Fridman[23] показал потерю питательной ценности лизина при автоклавировании белковых гидролизатов с 5%-ной глюкозой. Эта потеря является серьѐзной проблемой при стерилизации растворов глюкозы и гидролизатов белка для внутривенного питания. Потеря питательной ценности белков при термообработке происходит из-за реакций между аминокислотами и углеводами (реакция карамелизации). Лизин особенно реакционноспособен из-за свободной є-аминогруппы, которая не только более основная, чем α-аминогруппа, но также не связана в пептидной цепи. Потери лизина при термообработке молока были изучены Rice[46,47]. При стерилизации молока теряется 10-11% лизина. В сгущѐнном молоке потери лизина составляют до 20%, по сравнению со свежим молоком. Результаты дефицита лизина Нарушения в организме при дефиците лизина были изучены на крысах Harris и др. [29,30] и Gillespie с сотрудниками [24]. Основные наблюдаемые симптомы включали остановку роста, истощение мышц, белковую гиперанемию и анемию. Было также замечено понижение уровня кальция в костях. Лизиновый дефицит препятствует нормальному формированию костного мозга. Bavetta и Bernick[10] изучали влияние лизиновой недостаточности на структуру зубов. Они обнаружили вырождающиеся 9 повреждения твѐрдой ткани зуба. Эти повреждения были восстановлены с помощью добавления лизина в рацион. Sidransky и Baba[54] изучали морфологические и биохимические изменения при использовании высокопитательных диет для молодых крыс, лишѐнных лизина и валина. Недостатки того и другого приводили к образованию жира вокруг печени, к избытку в ней гликогена, атрофированию поджелудочной железы, слюнной железы, зобной железы и селезѐнки в течение 6 дней. Culik и Rosenberg[16] изучили влияние лизинового дефицита в экспериментах по мультигенерационному воспроизводству и лактационному периоду у крыс. Дефицитная по лизину диета содержала коммерческий белый хлеб, содержащий 6% сухого обезжиренного молока и полностью обогащѐнного витаминами, минералами и незаменимыми жирными кислотами. В результате дефицита лизинанаблюдаемые симптомы включали, кроме замедления роста, нервозность, раздражительность, анорексию и извращѐнный аппетит. Крысы поедали свои собственные волосы с тех частей тела, которые могли достать. Уровень воспроизводства и лактации крыс, которых кормили необогащѐнной диетой, был очень бедным: только 43% самок беременели по сравнению с 85%-ами самок, имеющих в диете обогащѐнный в диете хлеб. Средний вес «отъѐмышей» при кормлении обычным хлебом составил 17,1 г, а лизинобогащѐнным - 30,5 г. В общем, симптомы лизиновой недостаточности у людей, как и у крыс, будут похожими на те, которые наблюдаются при дефиците белка. Rose с сотрудниками [48, 49] заметили, что когда лизин был полностью выведен из диеты молодых людей в течение нескольких дней, они жаловались на потерю аппетита, усталость и нервозность. Иccледование по обогащению лизином рационовлюдей а) взрослые люди Hoffman и McNeil[35] сообщили, что питательная ценность пшеничного глутена для взрослых могла бы быть значительно увеличена с помощью добавления лизина. Они заметили, что индекс азотного баланса по Аллисону для глутена с лизином составляет 0,76 по сравнению с 0,80 - для казеина, весьма близкие цифры. Rice и др.[47] сообщили об исследовании азотного баланса, проведенного со студентами колледжа, в рацион которых был введен хлеб, включающий 4 % сухого обезжиренного молока. Он обеспечивал 95 % потребности в белке. Они обнаружили, что реакция группы студентов 10 на обогащение хлеба лизином была положительной и статически значимой как при 0,7 г, так и при 1,0 г белка на 1 кг веса в день. Hegsted с сотрудники[33] изучили обогащение лизином и метионином овощных рационов в питании взрослых людей. Они кормили добровольцев полностью овощными диетами, обеспечивающими 25 г белка в день, 62 % которых поступало со злаковыми. Несмотря на относительно низкое содержание белка, эта диета обеспечивала аминокислотами при уровнях превышающих предложенные Rose минимально требуемые количества. Добавление лизина улучшило удерживание азота, а метионин, добавленные вместе с лизином, увеличил показатель удерживания. Tuswell и Brock[66] изучали обогащение аминокислотами кукурузного белка в питании взрослого человека. Кукурузу давали при уровнях 0,5 и 1,0 г на 1 кг веса в день. Обогащение ее лизином и триптофаном дало положительный азотный баланс. Hudley с сотр.[37], используя методику азотного баланса, изучали обогащение аминокислотами рисовых диет. Рисовый белок добавляли в количестве от 26,0 до 31,7 г в день. Результаты были разноречивы. Из пяти молодых мужчин лизин вызвал положительное изменение в азотном балансе только у одного подопытного. Лизин и треонин вместе дали высокозначимый положительный эффект в одном случае и сомнительно положительныерезультаты этого влияния - в двух других. Смеси из 8 незаменимых аминокислот дали положительную реакцию в двух испытаниях и негативную - в третьем случае. Авторы интерпретировали свои результаты, имея в виду, что их рационы первоначально были дефицитными по доступному азоту, а именно, по общему белку. в) дети Bressani и сотр.[13] исследовали обогащение лизином пшеничной муки, характеризующееся коэффициентом удерживания азота у детей. В этой работе шестерых детей, которые недавно восстановились от тяжелого белкового недоедания и которые различались по возрасту от одного года и 5 месяцев до 5 лет и 9 месяцев, кормили пшеничной диетой, в которой белок обеспечивалсякак за счет пшеничной муки, так и за счет глутена. Белок и калории добавлялись в количестве 2 г и 80 г на 100 ккал на 1 кг веса тела в день соответственно. Эти данные показали, что пшеничный белок может быть значительно улучшен путем добавления одного лизина и что в некоторых случаях удерживание азота приближается к тому, которое было в случае 11 молочного белка. Ненамного лучшие результаты были получены при добавлении всех лимитирующих аминокислот, сравненных с эталонами РАО. Это наблюдение согласуется с гипотезой, что, хотя в пшеничном белке лизин является первой лимитирующей аминокислотой, содержание других незаменимых аминокислот в нем также мало. Когда пшеничная диета обогащалась всеми аминокислотами, кроме лизина, эта диета приводила к рвоте и отказу от пищи. Eckel и сотр.[18,19) в своей работе дали оценку обогащения лизином и калием очищенного пшеничного белка. Исследователи давали пшеничные рационы 22 младенцам, страдающим от белкового недоедания, используя методику азотного баланса. Добавлялись 1,2-4,0 г белка и 75-120 ккал. На 1 кг веса тела в день. Обогащение выполнялось таким образом, чтобы пшеница содержала 0,55 % лизина (L/T = 4). Добавляли 0,35 г лизина на 100 г крупки из твердой пшеницы, используемой в качестве источника белка. Результаты показали, что питательная ценность очищенного пшеничного белка может быть значительно улучшена с помощью одновременного добавления лизина и калия. Эти данные указывают на то, что ценность пшеничного белка, обогащенного калием и лизином, близка к молочному белку и что он является достаточным источником белка в исследованиях по питанию младенцев. Авторы подчеркнули, что калий обязательно должен присутствовать в рационе младенцев. Scrimshaw и др. [53] и Bressani с сотрудниками[13] изучили влияние аминокислотного обогащения кукурузной крупы на коэффициент удерживания азота у детей. Как при средних, так и при высоких уровнях потребления белка, обогащение только одним лизином или триптофаном не оказалось полезным. Однако, когда эти аминокислоты добавлялись вместе, наблюдалось заметное увеличение удерживания азота. Это удержание в дальнейшем было еще более повышено с помощью добавления изолейцина. С другой стороны, добавление метионина до уровня эталона РАО имело противоположный эффект. Авторы интерпретировали этот факт, имея в виду, что образцы РАО предусматриваютбольшее количество метионина, чем требуется младенцам. Gomez и сотрудники[25] оценили влияние обогащения диеты, состоящей из кукурузы и бобовых лизином и триптофаном, на абсорбцию аминокислот и удерживание азота. Считалось, что используемая базовая диета является лимитирующей как по лизину, так и по триптофану. Ее аминокислотный состав, за исключением лизина, был равным или большим того, который имеет молочный белок. 12 Эта диета обеспечила дневную потребность в лизине 1,89 г, что является меньше, чем 2,35 г лизина при добавлении эквивалентного количества молока. Были исследованы четверо детей дошкольного возраста и во всех случаях как адсорбция, так и удерживание азота были улучшены при обогащении рационов лизином и триптофаном. Albanese и др.[8,9] сообщили о том, что 5 из 15 младенцев, которых кормили по рецепту сгущенного молока, реагировали на обогащение его лизином повышением привеса и коэффициента удерживания азота. У 6 младенцев наблюдалось только повышение удерживания азота, а у других четверых не было никаких изменений. В этом опыте каждый день младенцам давали 100 мг лизина. Во второй серии опытов ежедневная доза добавляемого лизина была увеличена до 250 мг для младенцев не более 5 кг по весу и до 500 мг-для младенцев большего веса. Сообщалось, что 9 из 12 младенцев реагировалина добавку лизина повышением привеса и коэффициента удерживания азота [9]. Vignec и Gasparik[59] сообщили, что они также обнаружили причину и эффективную взаимосвязь между использованием обогащения диеты лизином и значительным повышением прироста у плохо развивающихся младенцев, которым давали концентрированное молоко. Рассматривались предлизиновый и лизиновый периоды. Средний ежедневный привес в период кормления без лизина составил 18,9 г. Он увеличился до 25,8 г во время лизинового периода. Иccледование безвредности лизина Исследование максимальных доз лизина, которые при введении в пищу не приводят к отрицательным последствиям, имеет огромное значение. Токсичность лизина, как и других аминокислот, была изучена на крысах и людях. Gullino и сотрудники[26] вводили аминокислоты крысам в брюшную полость каждые 24 часа. Наименее токсичным оказался изолейцин, а наиболее токсичным - триптофан. Доза LD50 для лизина составила 3,2 г/кг веса тела. Был также изучен эффект приема большого избытка лизина вместе с пищей. Russel и сотрудники[51] кормили крыс диетами, содержащими 10 % казеина и 5 % аминокислотной смеси. При добавлении 5 % LD лизина к данной диете привес через 10 дней составил 56 % от привеса по сравнению с контрольной группой. Избыток лизина по сравнению с контрольной группой составил 4 %. Harris и Burress[29] изучали эффект обогащения диет 8 и 15 % пшеничного белка с 2,5 и 4,7 % лизина 13 соответственно. Авторы подсчитали, что это соответствует от 5- до 8-кратному избытку лизина. Четырехнедельные привесы были только незначительно меньшими, чем те, которые наблюдались при оптимальномобогащении лизином, причем каких-либо симптомов токсичности замечено не было. Лаборатория токсикологии Haskell (duPontCompany) провела долговременные исследования токсичности, в которых коммерческий лабораторный корм, обогащенный 3 % лизина, добавляли двум группам крыс по 25 особей мужского и женского пола на протяжении двух лет их жизни. К концу этого срока не было замечено каких-либо клинических эффектов и отклонений Е патологии. В корм крысам добавляли до 17 г лизина на 1 кг веса тела и при этомне было замечено случаев летального исхода. В периоды воспроизводства в лактации в течение шести поколений отклонений от нормы также не наблюдалось. Иccледование токсичности для человека Rubin и сотрудники[50] сообщают об использовании лизина вместе с ртутнымы диуретиками при лечении устойчивого удерживания жидкости в организме. Лизин в этом случае применяется как буферное вещество для предотвращение гиперхлорногозакисления, вызываемого ртутными диуретиками. Дозы лизина давались по 10 г четыре раза в день в период от 7 до 14 дней четырнадцати пациентам с сердечной недостаточностью, либо с церрозом печени. Единственным побочным эффектом была диарея в достаточно легкой форме. Переносимость лизина младенцами была изучена Dubow и др. [17]. Ежедневные дозы лизина варьировались до 5,18 г в день и хорошо переносились. Не было замечено каких-либо неблагоприятных клинических эффектов или изменений в устойчивости аминокислотного значения плазмы у 6 младенцев от 4 -до 11 месяцев. Содержание лизина в моче было пропорционально eго потреблению и признаков цистита замечено не было. Holt[36] сообщил об исследованиях, где единственную дозу лизина которая доходила до 4 г в день, давали шести младенцам от 1 до 2 месяцев. Никаких симптомов не было замечено, когда доза не превышала 2,5 г в день. Однако при использовании дозы 4 г в день у трех из шести младенце развивалась диарея и наблюдалось расстройство кишечника. Было также замечено повышенное выделение лизина с мочой. Holt также сообщил об эффекте больших оральных доз у трех взрослых. Дозы от 5 до 10 г лизина принимались натощак за 30 минут перед завтраком. При этом 14 развивалась скоротечная диарея и спазмы брюшной полости. Было также замечено повышенное выделение лизина с мочой. Возможно, указанных эффектов не наблюдалось бы, если бы лизин принимали во время или после приема пищи. Из приведенных выше исследований становится ясно, что с точки зрения токсичности использование лизина в качестве добавки к рациону не составляет проблем. Дополнительные физиологические свойства лизина не связанные с обогащением белка В ряду аминокислот лизин имеет специфические, присущие только ему свойства: • ионная зарядность и полифункциональность; • относительная метаболическая инертность; • превращение лизина в гидроксилизин внутри организма; • последовательное вовлечение его в образование коллагена. Молекула лизина содержит 3 функциональных группы: две первичные аминогруппы и одну карбоксильную. При рН раствора равного 1,0, почти весь лизин находится в виде двухзарядного катиона; при рН=7,0 - в виде однозарядного катиона; при рН=9,7 -лизин является незаряженным цвиттерионом, а при рН=10,5-11,0 - лизин находится в виде аниона, который чаще всего связан с катионом натрия или калия. Лизин имеет на конце углеродной цепи е-аминогруппу, более основную, чем a-аминогруппа. Когда лизин связан с другими аминокислотами в белке, е-аминогруппа свободна и является важной определяющей зарядных характеристик любого отдельного белка. Благодаря этой аминогруппе лизин в настоящее время используется в предотвращении и лечении болезней сердца [1]. Вместе с витамином С и пролином он помогает ликвидировать действие липопротеина, вызывающего закупорку артерий.Церум альбумин содержит около 12 % лизина, благодаря чему связывает жирные кислоты иактивно участвует в процессе транспортировки жира в организме. Eckel и др.[18, 19] изучали роль основных аминокислот, в том числе, лизина, в качестве внутриклеточных катионов при дефиците калия. Эти данные предполагают, что лизин играет роль лабильного ремонтного катиона в мышцах, который накапливается в них, когда сумма катионов металлов 15 становится меньше, чем сумма анионов. Поскольку калий является главным внутриклеточным катионом это накопление лизина очевидно при дефиците калия. Лизин и герпес Хотя лизин не самом деле не убивает вирус герпеса, однако, ежедневная доза от 1,0 до 3,0 г всеже сдерживает его активные симптомы, особенно появление пузырьков вокруг рта и гениталий. Действие лизина связано с тем, что он препятствует поглощению основной пищи вируса - органики [51]. Лизин и иммунитет Потребление лизина совместно с аргинином положительно влияет на иммунитет. Лабораторные анализы показывают, что при этом повышаются определенные показатели жизнеспособности иммунной системы, в частности, количество и активность нейтрофилов - наиболее многочисленных из белковых клеток крови [52]. Лизин и кости Понимание исключительной важности лизина для здоровья костей сложилось относительно недавно [56]. Теперь лизин становится неотъемлемой частью программы лечения и профилактики остеопороза - этого бича современных женщин. Тело нуждается в лизине для усвоения кальция и доставки его к костям. Особенно это важно для беременных женщин, у которых кальций костей и зубов переносится к плоду в утробном положении, а также детей до 4-5 лет. Как для профилактики остеопороза, так и для профилактики симфизита у беременных женщин доза лизина должна составлять не менее 1 г/день с учетом, что потребляемая пища достаточно сбалансирована по лизину. Беременным и детям лизин необходим также для формирования коллагена (кожа, хрящи, связывающие кости). Лизин участвует в образовании коллагена в виде гидроксилизина, который образуется в организме путем реакции ферментативного гидроксилирования [58]. Лизин и зубной кариес McClure[42] сообщает, что зубной кариес на гладкой поверхности у белых крыс возникает при диете, содержащей термообработанные злаковые продукты или коммерческие молочные порошки, полученные вальцовым или распылительным высушиванием, причем, чем жестче были условия термообработки, тем больший кариогенный эффект давал порошок. Обнаружилось, что обогащение лизином обеих диет улучшает рост и дает поразительное уменьшение чувствительности к кариесу. 16 В последующей работе McClure[43] исследовал воздействие на кариес лизина совместно с минералами. В этом исследовании добавление лизина понижало зубной кариес, вызываемый диетами, содержащими обжаренный хлеб. Добавление кальций карбоната и натрий дифосфата также снижало кариес, вызванный пшеничными диетами. Было обнаружено, что NaH2PO4 являетсякариесстатическим агентом. Обогащение диет, содержащих пшенично-отрубную выпечку, кальций карбонатом и натрий дифосфатом уменьшало случаи возникновения кариеса от 76 до 54 %. Последующее добавление лизина уменьшало этот показатель до 16 %. Совершенно очевидно, что результаты данных экспериментов можно по аналогии перенести на человека. Недостаток лизина в диете может быть источником возникновения кариеса. Особенно тщательно следует следить за достаточным уровнем лизина в диете детей, которые потребляют преимущественно каши из злаковых культур. Использование в диетах детей кальциевых и фосфатных солей совместно с лизином даст гарантию, что детские зубы будут защищены от кариеса. Лизин и анемия беременных женщин Terry[57] изучал обогащение диеты лизином в период беременности. Будущим матерям (204 пациентки) давали по 0,6 г лизина наряду с витаминами и железом. Девяносто двум женщинам давали такие же количества железа и витаминов, но без лизина. Обработанная группа пациенток имела значительно более высокие уровни гемоглобина во время всей беременности и спустя 3 дня после родов, чем контрольная группа. Ни одна из пациенток, употреблявших лизин, не проявила никаких признаков приэклампсии (поздний токсикоз беременных) по сравнению с шестью случаями в контрольной группе. Было также обнаружено, что добавка лизина, фумарата железа и пиридоксинхлорида увеличивает скорость всасывания железа по сравнению с одним только сульфатом железа. Необходимо помнить, что гемоглобин содержит относительно высокую пропорцию в отношении лизина (10,1 %) и, возможно, требуются достаточно высокие уровни лизина для поддержания уровня гемоглобина в период беременности. С другой стороны, лизин может увеличивать абсорбцию железа (Fe2+), также как это происходит с кальцием (Са2+). Таким образом, лизин нужен беременным и младенцам для аминокислотного баланса белка, необходимого для хорошего роста, для лучшей абсорбции кальция и железа и для построения молекул гемоглобина. Лизин и желудочная секреция 17 Saсkler и Sophian[52] сообщили, что дозы лизина от 5 г, добавляемые вхлебные диеты, увеличивают выделение пепсина и соляной кислоты у здоровых взрослых людей, причем влияние на выделение пепсина было больше, чем на выделение кислоты. Этот факт указал на то, что лизин, применяемый в больших дозах, является средством, повышающим желудочную секрецию, и что стимулированный этим локус (очаг) находится в слизистой оболочке желудка. Обнаружено, что аргинин подобного эффекта не дает. Заключение После бурного всплеска интереса к исследованиям роли лизина в биохимии питания в 50-60 гг., относительного спокойствия в 70-80 гг., c 90-х годах снова возникает интерес к использованию очищенного лизина в пищевой промышленности и медицине. В работах Пащенко и сотрудников[3, 4] используются добавки лизина в количестве от 0,25 до 0,5 % к массе муки в хлебобулочные изделия в промышленном масштабе. По данным Дробота с сотрудниками[2] добавка 0,25-1% лизина к массе муки обеспечивает высокое качество хлеба, увеличивает его пористость и объем, а также увеличивает скорость брожения теста. На рынке пищевых добавок хорошо известны препараты на основе пищевого лизина типа «Лизивит» (США) для очищения сердечно-сосудистой системы и ряд других. Можно ожидать, что в ближайшем будущем начнется крупномасштабный промышленный выпуск высококачественного кристаллического лизина для пищевых и медицинских целей в России. Списоклитературы: 1. Аткинс Р. 1999 Биодобавки доктора Аткинса. 1999. 181 с. 2.Дробот В., Никончук О. Обогащение хлеба лизином. Пищевая и перерабатывающая промышленность. 1999.№ 9, с. 22-23. 3. Пащенко Л.П., Любарь А.В. Сорбционные и хроматографические процессы. Воронеж. 2001. №4, с. 579-590. 4. Пащенко Л.П., Тыреева И.М. Сорбционные и хроматографические процессы. Воронеж. 2001. № 3, с. 520-523. 5. Cheraskin E., Ringsdorf W. The ideal daily lysine intake.JRCS Med. Sci. Libr.Compend. 1977, v.5, no 8,р. 390. 6. Young V.R.,Setra. Plasma amino acid response curve and amino acid requirements in young men. Valin and lysine. J. Nutr., 1972. v.102, no 9, р. 1159-1169. 7. Young V.R.,Meguid M. Recent developments in knowledge of human amino acid 18 requirements. Nitrogen Metab. Man., Int.Symp.,1981. p. 133-53. 19