ΔΙΑΤΡΟΦΗ ΚΑΙ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ ΙΙ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ 20Η ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ - Ανάγκες - Βιολογική αξία

Πρωτεΐνες τροφίμων Φρούτα και λαχανικά (<6%) Δημητριακά (10-15%) Γλουτένη (γλοιαδίνη, γλουτενίνη) Όσπρια & ελαιούχοι σπόροι (8-12%) Προϊόντα Σόγια (32-46%) Άλλοι (17-36%) Γάλα (3-4%) Καζεΐνη Πρωτεΐνες του ορού (αλβουμίνες, γλοβουλίνες) Αυγά (12%) Κρόκος (λιποβιτελίνη, λιποβιτελινίνη) Ασπράδι (ωοαλβουμίνη, κοναλβουμίνη, ωομυκοειδές, λυσοζύμη) Κρέας (18-30%) Σαρκοπλασμικές (μυογλοβίνη, αιμογλοβίνη) Μυο-ινώδεις (ακτίνη, μυοσίνη) Συνδετικού ιστού (κολλαγόνο, ελαστίνη)

Πρωτεΐνες και τρόφιμα Πρωτεΐνες του γάλακτος Άρωμα γαλακτοκομικών προϊόντων Εγκλωβισμός αέρα (παραγωγή παγωτού) Αύξηση ικανότητας προσρόφησης νερού του αλεύρου Πήξη του γάλακτος Πρωτεΐνες του κρέατος Ικανότητα συγκράτησης νερού (τρυφερότητα)

Γάλα milk plasma phase = πλάσμα του γάλακτος fat globules = λιποσφαίρια milk serum phase = ορός του γάλακτος casein micelles = καζεϊνικά συσσωματώματα

pH=6,8-7,2 και MgSO4 μέχρι κορεσμού και ακολούθως διήθηση Πρωτεΐνες γάλακτος Αποβουτυρωμένο αγελαδινό γάλα (πλάσμα) Οξύνιση pH = 4,6, 20ο C διήθηση Ίζημα 2,6%, καζεΐνη Διήθημα 0,6%, «πρωτεΐνη του ορού» pH=6,8-7,2 και MgSO4 μέχρι κορεσμού και ακολούθως διήθηση Ίζημα 0,15%, γαλακτογλοβουλίνες 0,45% γαλακταλβουμίνες

Πρωτεΐνες γάλακτος Καζεΐνη α (αs-, κ), β, γ Περιέχει φωσφορικό οξύ, ασβέστιο και μικρή ποσότητα υδατανθράκων Βρίσκεται στο γάλα υπό μορφή καζεϊνικού ασβεστίου Καταβυθίζεται στο pH = 4,6 και με την πρωτεάση ρεννίνη

Καζέϊνο-μακροπεπτίδιο (CMP)

Πρωτεΐνες γάλακτος Γαλακτογλοβουλίνες Δυσδιάλυτες στο νερό Δεν πήζουν με ρεννίνη Χρησιμεύουν ως φορείς αντισωμάτων Γαλακταλβουμίνες Διαλυτές στο νερό Πήζουν κατά τη θέρμανση

Πρωτεΐνες κρέατος Πρωτεΐνες μυικής συστολής Ακτίνη - Μυοσίνη Διαλυτές πρωτεΐνες Μυοσφαιρίνη Κόκκινο χρώμα του κρέατος 16,8 kDalton Μέσω ιστιδίνης (93) σύνδεση με αίμη Οξυμυοσφαιρίνη - μεταμυοσφαιρίνη

Κίνηση των μυών

Πρωτεΐνες κρέατος Αδιάλυτες πρωτεΐνες Κολλαγόνο Συνδετικό ιστός. Με θέρμανση  διάσπαση δεσμών Η  ζελατίνη ψύξη – επαναδιάταξη  συγκράτηση νερού  πηκτή Ελαστίνη Δεν επηρεάζεται με το βρασμό του κρέατος Στις αρτηρίες του κυκλοφορικού

Ακαμψία θανάτου Ακαμψία θανάτου Λόγω εξόδου Ca++ από το ΕΔ γλυκογόνο Πυροσταφυλικό οξύ γαλακτικό οξύ Σκλήρυνση μυϊκού ιστού Ακαμψία θανάτου pH: 7,2  5,5 Λόγω εξόδου Ca++ από το ΕΔ Επιπτώσεις Γεύση Χρώμα Τρυφερότητα του κρέατος Διάσπαση πρωτεϊνικών δεσμών pH: 5,5 Μετουσίωση των πρωτεϊνών Ωρίμανση (σίτεμα) Αποθήκευση 2 μέρες, 2οC Αύξηση τρυφερότητας

Πρωτεΐνες και τρόφιμα Πρωτεΐνες των αυγών Σχηματισμός αφρού, αύξηση ζυμωτικής ικανότητας του αλεύρου, κατακράτηση αέρα Γαλακτωματοποιητική ικανότητα (μαγιονέζα) Πρωτεΐνες του αλεύρου Καθορισμός αρτοποιητικής ικανότητας (γλουτένη) Πρωτείνες φυτικών σπόρων (π.χ σόγιας)

Πρωτεΐνες δημητριακών Αλβουμίνες 6-12% Υψηλή περιεκτικότητα σε θρυπτοφάνη Συνεισφέρουν στην αρτοποιητική ικανότητα Γλοβουλίνες 5-12% Υψηλή περιεκτικότητα σε αργινίνη Δε συνεισφέρουν στην αρτοποιητική ικανότητα Αρτοποιητική ικανότητα Το σύνολο των ιδιοτήτων που πρέπει να έχει ένα αλεύρι για να δώσει σε καλή απόδοση ψωμί καλής ποιότητας Εξαρτάται από τη γλουτένη και μη πρωτεϊνικά συστατικά, λιπίδια, άμυλο και ανόργανα συστ. Χρήση λευκαντικών και βελτιωτικών ουσιών

Δυσανεξία στη γλουτένη Πρωτεΐνες της γλουτένης Γλιαδίνες MW = 20.000 - 25.000 Ενδο – δισουλφιδικοί δεσμοί Γλουτενίνες MW = 50.000 - 20.000.000 Ένδο- και δια- μοριακοί δεσμοί

Τεχνολογία Τροφίμων και Πρωτεΐνες Θερμική επεξεργασία Με μέτρια θέρμανση στις φυτικές πρωτεΐνες αυξάνεται η θρεπτική αξία Μεγαλύτερη θέρμανση ελάττωση διατροφικής αξίας λόγω μεταβολής πρωτεϊνών και αμινοξέων Μείωση θρεπτικής αξίας λόγω αντιδράσεων Maillard Δε διασπώνται από τα ένζυμα Χάνονται αμινοξέα Απώλειες σε απαραίτητα αμινοξέα

Τεχνολογία Τροφίμων και Πρωτεΐνες Παστερίωση Αφυδάτωση Λυοφιλίωση: Πάγωμα  πίεση < 1mmHg  εξάχνωση νερού και μεταβολές στις πρωτεΐνες Spray drying Μεταβολές στις πρωτεΐνες

Πρωτεΐνες και διατροφή Προμήθεια Ν και αμινοξέων Απαραίτητα – Μη απαραίτητα αμινοξέα Ποσότητα πρωτεΐνης (ενήλικες: 0,8g/kg σωματικού βάρους) Ποιότητα πρωτεΐνης Είδος και ποσότητα απαραίτητων αμινοξέων Βαθμός απορρόφησης Περιοριστικό αμινοξύ

Ανάγκες σε πρωτεΐνη Στον ενήλικα, περίπου 25-30 γρ. πρωτεΐνης φθείρονται ανά 24ωρο και επιβάλλεται η αντικατάστασή τους, μέσω σύνθεσης πρωτεΐνης, με πρώτη ύλη αμινοξέα της τροφής. Επειδή οι πρωτεΐνες της τροφής δεν περιέχουν τα αμινοξέα με τη ίδια αναλογία που πρέπει να περιέχονται στις πρωτεΐνες του σώματος, για την αντικατάσταση των 25-30 γρ. πρ. πρέπει να προσλαμβάνονται τουλάχιστον 45 γρ. πρ. μικτής προέλευσης, ζωικής/φυτικής καθημερινά.

Ανάγκες σε πρωτεΐνη Για άριστη διατροφή, δηλαδή εξασφάλιση κάπως ευρύτερου πλαισίου προφύλαξης από τυχαία σφάλματα, αυτό το ποσό κυμαίνεται πρακτικά μέσα στα πλαίσια των 60-70 γρ./24ωρο («άριστο των πρωτεϊνών»), δηλαδή το φυσιολογικό άτομο, χωρίς ειδικές ανάγκες προσλαμβάνει 280-320 kcal / 24ωρο με τη μορφή πρωτεϊνών. Πέρα από αυτό το ποσό, η πρόσληψη πρωτεϊνών δεν έχει νόημα, ενώ επιβαρύνει το ήπαρ, τους νεφρούς, και το σύστημα της ρύθμισης της οξεοβασικής ισορροπίας του οργανισμού με επιπρόσθετη λειτουργία.

Συνήθεις ανάγκες σε πρωτεΐνη

Απαραίτητα αμινοξέα Ιστιδίνη (βρέφη) Ισολευκίνη Λευκίνη Λυσίνη Μεθειονίνη – Κυστείνη Φαινυλαλανίνη – Τυροσίνη Θρεονίνη Τρυπτοφάνη Βαλίνη Τα απαραίτητα αμινοξέα δεν μπορεί ο οργανισμός να τα συνθέσει από άλλα αμινοξέα και πρέπει να τα λάβει από την τροφή του Τα μη απαραίτητα αμινοξέα μπορεί να τα συνθέσει από άλλα αμινοξέα που έχουν ληφθεί σε περίσσεια από τα τρόφιμα Περιοριστικό αμινοξύ είναι το απαραίτητο αμινοξύ που βρίσκεται σε ένα τρόφιμο σε ποσότητα μικρότερη την απαιτούμενη για τον οργανισμό Ζωικά τρόφιμα  μεθειονίνη, τρυπτοφάνη Φυτικά τρόφιμα  λυσίνη, θρεονίνη

According to WHO the recommended daily intakes for children aged three years and older is 10% to 20% higher than adult levels and those for infants can be as much as 150% higher in the first year of life.

Η βιολογική αξία των λευκωμάτων Η βιολογική ή θρεπτική αξία (ΒΑ) των εδώδιμων λευκωμάτων (κυρίως πρωτεϊνών) ορίζεται αρχικά ως η ποσότητα σε γραμμάρια της πρωτεΐνης η οποία μπορεί να σχηματισθεί στο ανθρώπινο σώμα μετά από κατανάλωση 100 γραμμαρίων πρωτεΐνης που περιέχεται σε ένα τρόφιμο. Όταν ορισθεί με αυτό τον τρόπο (χωρίς να λαμβάνονται υπόψη οι απώλειες αζώτου από την αποικοδόμηση πρωτεϊνών του σώματος) η ΒΑ ονομάζεται και «σχέση αποτελεσματικότητας της πρωτεΐνης» ή protein efficiency ratio ή PER.

Protein Efficiency Ratio π.χ. 77,9 gr αύξησης υγρού βάρους 22 συνολικά gr πρωτεΐνης = 3,50 Τρόφιμο PER Φασόλια σόγιας 2.32 Βαμβακόσπορος 2.25 Αυγό 3.90 Ρεβίθια 1.68 Φιστίκια (αραχίδες) 1.65 Κόκκινα φασόλια 0.88

Ποιότητα πρωτεΐνης Περιεκτικότητα της πρωτεΐνης σε απαραίτητα αμινοξέα Πλήρεις και μη πλήρεις πρωτεΐνες Πεπτικότητα Ζωικά τρόφιμα > 90% Φυτικά τρόφιμα < 80%

J. Nutr. 126, 574-581, 1996

J. Nutr. 126, 574-581, 1996

J. Nutr. 126, 574-581, 1996

J. Nutr. 126, 574-581, 1996

J. Nutr. 126, 574-581, 1996

J. Nutr. 126, 574-581, 1996

Η βιολογική αξία των λευκωμάτων Η ΒΑ καθορίζεται από την απόλυτη περιεκτικότητα της πρωτεΐνης του τροφίμου σε αναγκαία αμινοξέα, τη σχετική αναλογία μεταξύ των απαραίτητων αμινοξέων και την συνολική αναλογία τους προς τα μη-απαραίτητα αμινοξέα. Η μεγαλύτερη βιολογική αξία λευκωμάτων που έχει παρατηρηθεί παρέχεται από ένα μίγμα τροφίμων που περιλαμβάνει κατά 35% πρωτεΐνη από αυγό και 65% πρωτεΐνη από πατάτα.

Η βιολογική αξία των λευκωμάτων Η βιολογική αξία των λευκωμάτων περιορίζεται γενικά από την περιεκτικότητά τους σε: 1). Λυσίνη. Είναι ελλειμματική στις πρωτεΐνες των δημητριακών και άλλων φυτών. 2). Μεθειονίνη. Είναι ελλειμματική στις πρωτεΐνες του βοδινού γάλακτος και κρέατος. 3). Θρεονίνη. Είναι ελλειμματική στις πρωτεΐνες του σταριού και της σίκαλης. 4). Τρυπτοφάνη. Είναι ελλειμματική στις πρωτεΐνες της σόγιας, του αραβόσιτου, του ρυζιού.

Ποιότητα πρωτεΐνης (μέσω αζώτου) Βιολογική αξία (Β.Α.) Ασπράδι του αυγού Εκφράζεται και ως = Ν που κατακρατήθηκε / Ν που προσλήφθηκε Χ 100 Καθαρή χρησιμοποιούμενη πρωτεΐνη (Κ.Χ.Π.) ΚΧΠ = ΒΑ * πεπτικότητα ΑΥΤΟΣ Ο ΟΡΙΣΜΟΣ Β.Α. ΕΙΝΑΙ ΠΙΟ ΣΥΓΧΡΟΝΟΣ ΚΑΙ ΣΤΗΡΙΖΕΤΑΙ ΣΤΗΝ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΤΟΥ ΑΖΩΤΟΥ ΤΗΣ ΠΡΩΤΕΙΝΗΣ

Ποιότητα πρωτεΐνης Χημικό αποτέλεσμα: Δίνεται από το λόγο της ποσότητας του περιοριστικού αμινοξέος ανά γραμμάριο πρωτεΐνης ως προς την ποσότητα του ίδιου αμινοξέος σε πρωτεΐνη αναφοράς. Προσδιορισμός περιοριστικού αμινοξέος Πρωτεΐνη αναφοράς ασπράδι αυγού

Χημικό αποτέλεσμα Σιτάρι Περιοριστικό αμινοξύ: λυσίνη 24mg λυσίνης/1000mg Χημ. αποτ. = 24/55*100 = 44 Πρωτεΐνη αναφοράς: Περιοριστικό αμινοξύ: λυσίνη 55mg αμινοξέος/1000mg Συμπληρωματικές πρωτεΐνες: Όταν ο συνδυασμός δύο πρωτεϊνών χαμηλής ποιότητας δίνει πρωτεΐνη υψηλής ποιότητας Δημητριακά – περιοριστικό αμινοξύ  λυσίνη Όσπρια – περιοριστικό αμινοξύ κυστείνη  μεθειονίνη Συνδυασμός δημητριακών με όσπρια  πλήρης πρωτεΐνη

Χημικό αποτέλεσμα Χημικό αποτέλεσμα: Αυγό = 100 μητρικό γάλα = 100 αγελαδινό γάλα = 95 αποφλοιωμένο ρύζι = 67 σιτάρι = 53 σουσάμι = 50 κ.λπ.

Παράδειγμα συνδυασμού για πλήρη πρωτεΐνη

Παρεμβάσεις στις πρωτεΐνες Λόγω του ότι τα τρόφιμα δεν είναι διαθέσιμα στην απαραίτητη ποσότητα και ποιότητα σε πολλά μέρη του κόσμου, η ενίσχυση της βιολογικής αξίας των λευκωμάτων τους μέσω της προσθήκης αναγκαίων αμινοξέων είναι σημαντική. Τέτοια παραδείγματα παρέμβασης στα τρόφιμα είναι η ενίσχυση του ρυζιού με λυσίνη και θρεονίνη, του ψωμιού με λυσίνη, της σόγιας και των φιστικιών με μεθειονίνη. Για το σκοπό αυτό τα αναγκαία αμινοξέα προστίθενται σε συγκέντρωση 0,03 - 0,20 % του βάρους του τροφίμου.

Ισοζύγιο αζώτου 1. Το ανθρώπινο σώμα περιέχει περίπου 10-15 kg πρωτεΐνης, κυρίως στους σκελετικούς μύες. Με κανονική σωματική άσκηση, μικρές ποσότητες πρωτεΐνης διασπώνται/σχηματίζονται καθημερινά. Εξαντλητική δίαιτα ή ασιτία  αρνητικό ισοζύγιο αζώτου στο σώμα. Το θετικό ισοζύγιο αζώτου απαραίτητο  αύξηση, συντήρηση του σώματος.

Ισοζύγιο αζώτου 2. Ισοζύγιο Αζώτου (gr/ημέρα) = Προσλαμβανόμενη πρωτεΐνη / 6,25 - (Άζωτο της Ουρίας των ΟΥΡΩΝ για 24 h + 4). Όπου το + 4 της παραπάνω εξίσωσης = απώλεια Ν από δέρμα, περιττώματα, κόψιμο νυχιών, τρίχες, ιδρώτας, απόπτωση επιφανειακών κυττάρων της επιδερμίδας, αίμα της εμμήνου ρύσεως κλπ). Oλικό Αζωτο Ουρίας Ούρων / 24hr = 12-20 gr/24hr

Συντελεστής μετατροπής Περιεκτικότητα των πρωτεϊνών σε άζωτο 1γρ. Ν / Χ γρ. Πρωτείνης. Ο συντελεστής 6,25 Πρωτεΐνη τροφής Ν/Κg πρωτεΐνης Συντελεστής μετατροπής Βαμβακόσπορου 188,7 5,30 Σογιόσπορου 175,1 5,71 Κριθής 171,5 5,83 Αραβοσίτου 160,0 6,25 Βρώμης Σίτου Αυγού Κρέατος Γάλακτος 156,8 6,38

Ισοζύγιο αζώτου -1 3. H αναγκαστική απώλεια (καταβολισμός) του αζώτου έχει εκτιμηθεί, κατά μέσο όρο, σε 54 mg N/kgr σωμ. Βάρ. /24h, δηλαδή σε 0,34 gr πρωτεΐνης/kgr σωμ. βάρ. κατά ελάχιστο όριο. Το άτομο θα πρέπει να προσλαμβάνει τουλάχιστον 30 ως 45 gr πρωτεΐνης ανά 24ωρο για την αναπλήρωση του λευκώματος που υποχρεωτικά μεταβολίζεται. Υπό συνθήκες συνήθους διατροφής, η συνολική απώλεια του Ν κυμαίνεται γύρω στα 120 mg N/kgr σώμ. Βάρους/ 24h, δηλαδή σε 0,75 gr πρωτεΐνης/kg σωματικού βάρους την ημέρα.

Ισοζύγιο αζώτου -1α 4. Ιδανική τιμή για αναβολισμό και πρωτεϊνο-σύνθεση κρίνεται από + 4  έως + 6 gr (θετικό ισοζύγιο Αζώτου). Ιδίως αν επιδιώκεται αύξηση μυϊκού ιστού πρέπει το ισοζύγιο να είναι θετικό. 5. Στην εκτίμηση των αναγκών, λαμβάνεται υπόψη η σχέση μη-πρωτεϊνικών kcal/gr N = 150-200 kcal/1gr N (πρόσθετη ενέργεια υδατανθράκων, πρωτεϊνο-προστατευτική δράση CHO).

Ισοζύγιο αζώτου -2 6. Υπερκατανάλωση πρωτεϊνών οδηγεί σε αυξημένη απώλεια Ca στα ούρα, σε αύξηση παραγωγής ουρικού οξέος και δραματική πτώση της αντοχής του οργανισμού, καθώς για κάθε 1gr N απαιτούνται 50 mL νερού, δηλαδή αυξημένη απώλεια υγρών / ηλεκτρολυτών (κίνδυνος αφυδάτωσης).

Ισοζύγιο αζώτου -3 7. Σε περιπτώσεις τραυματισμού προκαλούνται εκτεταμένες απώλειες μυϊκού ιστού (υπερλειτουργία σε υψηλές εντάσεις, αύξηση ρυθμού καταστροφής μυϊκών ινών). Στην διάρκεια της μυϊκής προσπάθειας, διπλασιάζεται ο ρυθμός καταβολισμού και μειώνεται η πρωτεϊνο-σύνθεση. Το φαινόμενο αυτό συνεχίζεται για 4-5 ώρες και μετά τον τερματισμό της άσκησης και αυξάνεται αναλογικά με την αύξηση έντασης της προσπάθειας. Άρα, απαιτούνται αυξημένες ποσότητες πρωτεϊνών για την ταχύτερη δυνατή αποκατάσταση των αθλητών.

Ισοζύγιο αζώτου -4 8. Η ικανότητα του οργανισμού για την αφομοίωση Πρωτεϊνών επηρεάζεται από: α) Επίπεδο φυσικής κατάστασης και είδος άσκησης (ένταση, διάρκεια, τύπος), β). Ποσότητα συνολικά προσλαμβανόμενων θερμίδων/ημέρα. γ) Ποσοστό υδατανθράκων (%) που περιέχεται στην διατροφή.

Ισοζύγιο αζώτου -4α δ) Ιδιαίτερη είναι η σημασία των αποθεμάτων γλυκογόνου για την πρωτεϊνο-προστατευτική επίδραση, διότι το γλυκογόνο διασπάται προς γλυκόζη, που δίνει ενέργεια αντί να καταναλώνεται πρωτεΐνη. ε) Τη βιολογική αξία της πρωτεΐνης που καταναλώνεται. στ) Τη χρήση αναβολικών ουσιών.

Ισοζύγιο αζώτου -5 9. Όσο αυξάνεται ο μυϊκός όγκος, τόσο αυξάνονται και οι ημερήσιες σε πρωτεΐνες ανάγκες διατήρησης του μυϊκού ιστού. Οι περισσότερες ερευνητικές μελέτες που αφορούν τους αθλητές συγκλίνουν στην κατανάλωση 2,0 - 2,3 gr πρωτεΐνης/kgr σωματικού βάρους για την περίοδο του μυϊκού όγκου (περίοδος προετοιμασίας), ενώ για την περίοδο διατήρησης του μυϊκού ιστού σε 1,5 - 2,0 gr πρωτεΐνης/kgr, αντίστοιχα.

Ισοζύγιο αζώτου -5α Οι ελάχιστες ανάγκες για ενήλικο άτομο που γυμνάζεται ελαφρά, είναι περίπου 0,75 - 0,85 gr πρωτεΐνης /Kgr σωματικού. Για τις έγκυες γυναίκες =  αύξηση κατά 10 gr πρωτεΐνης / ημέρα. Για τις θηλάζουσες γυναίκες =  αύξηση κατά 20 gr πρωτεΐνης / ημέρα. Οι προτεινόμενες προσλήψεις αυξάνονται σε stress, ασθένεια, τραύμα, αυξημένη έκθεση σε ζέστη.

Ισοζύγιο αζώτου -6 10. Η ικανότητα αποθήκευσης του οργανισμού σε αμινοξέα είναι πολύ μικρή, επειδή ακόμη και η πρόσθετη προσλαμβανόμενη ποσότητα πρωτεϊνών αποθηκεύεται ως λίπος, ή καίγεται στους μηχανισμούς παραγωγής μυϊκής ενέργειας.

Ενδείξεις για τη χορήγηση συμπληρωμάτων πρωτεΐνης Κίνδυνος υποθρεψίας - δυσθρεψίας Έλκη κατάκλισης Υποαλβουμιναιμία: Alb. < 2,8 g/dL Πρόσφατη απώλεια βάρους: > 5% σε 30 ημέρες Κακή όρεξη, χορήγηση 25-50 % Kcal Πριν και μετά χειρουργικές επεμβάσεις Χειρουργικά τραύματα Μετατραυματικά (Post Trauma) Απώλεια μυϊκής μάζας, σαρκοπενία Καρκίνος & AIDS

Αλβουμίνη (albumin) : 3,4 - 5,4 g/dl

Προαλβουμίνη

Αλβουμίνη/προαλβουμίμη και ημέρες απαιτούμενες για τη διαπίστωση δυσθρεψίας