30 Аминокислотный состав белков

Белки — непериодические полимеры, мономерами которых являются α-аминокислоты. Обычно в качестве мономеров белков называют 20 видов α-аминокислот, хотя в клетках и тканях их обнаружено свыше 170.

В зависимости от того, могут ли аминокислоты синтезироваться в организме человека и других животных, различают: заменимые аминокислоты — могут синтезироваться; незаменимые аминокислоты — не могут синтезироваться. Незаменимые аминокислоты должны поступать в организм вместе с пищей. Растения синтезируют все виды аминокислот.

В зависимости от аминокислотного состава, белки бывают: полноценными — содержат весь набор аминокислот; неполноценными — какие-то аминокислоты в их составе отсутствуют. Если белки состоят только из аминокислот, их называют простыми. Если белки содержат помимо аминокислот еще и неаминокислотный компонент (простетическую группу), их называют сложными. Простетическая группа может быть представлена металлами (металлопротеины), углеводами (гликопротеины), липидами (липопротеины), нуклеиновыми кислотами (нуклеопротеины).

Все аминокислоты содержат: 1) карбоксильную группу (–СООН), 2) аминогруппу (–NH₂), 3) радикал или R-группу (остальная часть молекулы). Строение радикала у разных видов аминокислот — различное. В зависимости от количества аминогрупп и карбоксильных групп, входящих в состав аминокислот, различают: нейтральные аминокислоты, имеющие одну карбоксильную группу и одну аминогруппу; основные аминокислоты, имеющие более одной аминогруппы; кислые аминокислоты, имеющие более одной карбоксильной группы.

Аминокислоты являются амфотерными соединениями, так как в растворе они могут выступать как в роли кислот, так и оснований. В водных растворах аминокислоты существуют в разных ионных формах.

Гидролиз белков

Гидролиз (гидролизация) белков – это процесс дробления цепочек белковых молекул на части.

Получаемые фрагменты называются пептидами и обладают рядом полезных свойств. Главное из которых – намного более быстрое усвоение по сравнению с первоначальной молекулой. Идеальный гидролиз белков – это расщепление молекулы белка до составляющих аминокислот. Именно они и ложатся в основу аминокислотных комплексов – самых эффективных препаратов с точки зрения снабжения мышечных клеток строительным материалом. Однако далеко не всегда имеет смысл проводить полный цикл гидролиза.

Процесс гидролиза белков

Организму нужны только аминокислоты, «извлечь» которые задача пищеварительной системы. В процессе пищеварения организм дробит белки до отдельных аминокислот, которые и попадают в кровь. Однако в зависимости от сотни факторов эффективность пищеварения далека от 100%. Исходя из процента усвоенных в процессе пищеварения веществ оценивают пищевую ценность того или иного продукта. Гидролиз способен многократно повысить пищевую ценность белков. Он не является противопоставлением таким процессам получения белка как ультрафильтрация. Гидролиз – это процесс вторичной обработки уже выделенного тем или иным способом белка.

Сырьем для гидролиза выступает уже частично обработанное молоко. Как правило, берется наиболее дешевый молочный белок. Учитывая дальнейшую обработку и конечный итог – не имеет смысла брать более дорогие ингредиенты, такие как сывороточный белок или изолят. Для медицинских целей в гидролизе может использоваться и кровь животных, однако в спортивной промышленности она неприменима. Основными способами гидролизации молочных белков являются кислотный гидролиз и энзимный гидролиз.

Кислотный гидролиз

Суть данного процесса в обработке исходного сырья определенными кислотами. Белок обрабатывают соляной кислотой и нагревают примерно до 105-110 °С. В таком состоянии его выдерживают в течение суток. В результате молекулярные связи рвутся и белки распадаются на отдельные аминокислоты. Кислотный гидролиз наиболее простой и дешевый в осуществлении. Однако он предъявляет крайне высокие требования к соблюдению технологии и главное – качеству и точности дозировок реагентов. Используя не те кислоты или неправильные дозировки вместе с молекулярными связями можно разрушить и сами аминокислоты. Как следствие, конечный продукт будет иметь неполный аминокислотный спектр. А остатки солей и кислот вряд ли положительно скажутся на пищеварении.

Энзимный (ферментативный) гидролиз

Энзимный гидролиз белков в чем-то повторяет естественный процесс пищеварения. Исходное сырье (как правило – казеин) смешивают с ферментами, которые осуществляют «пищеварение» белка и обеспечивают его распад до аминокислот. И именно этот метод чаще всего используют в спортивной индустрии. Энзимный (ферментативный) гидролиз белков менее требователен к соблюдению технологий. Излишки ферментов удалить проще и они не несут такого вреда как кислоты.

На первом этапе ферментного гидролиза сырье подвергают легкой температурной обработке. В итоге белок частично денатурирует (разрушается). После чего полученную фракцию смешивают с ферментами, которые завершают процесс гидролиза.

КАЧЕСТВЕННОЕ И КОЛИЧЕСТВЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ БЕЛКА

Качественное и количественное определение аминокислот проводят после их разделения методом хроматографии на бумаге. Разделение основано на различии в скорости перемещения по бумаге компонентов хрома-тографируемой смеси с I растворителем.

Для качественного и количественного определения аминокислот используют гель-фильтрацию, бумажную, тонкослойную, ионообменную и газовую ( для сложных эфиров) хроматографию. Эти методы очень важны для установления последовательности аминокислот в пептидах и белках. [3]

Этот метод с последующим качественным и количественным определением аминокислот особенно ценен при промышленном получении индивидуальных аминокислот: лизина, ги-стидина и аргинина, так как дает возможность быстро контролировать надежность их разделения и отсутствие в каждой из индивидуальных аминокислот примесей других аминокислот. [4]

На этой реакции основано качественное и количественное определение аминокислот как в лабораторной практике, так и промышленных производствах. [5]

Впервые хроматография на бумаге была предложена для качественного и количественного определения аминокислот и пептидов, полученных при гидролизе белка. [6]

Кроме образования солей и эфиров, имеется ряд реакций, специфических именно для аминокислот. Эти реакции широко используются для качественных и количественных определений аминокислот. [7]

Аммиачная соль енольной формы этого соединения окрашена в интенсивный красно-фиолетовый или пурпурно-синий цвет. Оказалось, что в определенных пределах интенсивность окраски пропорциональна количеству аммиака, участвующему в реакции, и, следовательно, исходному количеству аминокислоты. Эта реакция широко используется для качественного и количественного определения аминокислот, особенно методом хроматографии на бумаге, и очень чувствительная; позволяет устанавливать содержание тысячных долей миллиграмма аминокислот. [8]

Одной из основных причин применения дериватизации в ГХ является перевод нелетучих соединений в более летучие. Особое место здесь занимают методы получения летучих производных аминокислот, которые в натуральном виде не только нелетучи, но и термически нестойки и поэтому их прямой анализ методом ГХ невозможен. В то же время актуальность задач качественного и количественного определения аминокислот в биологии, биохимии, медицине и микробиологии стимулирует развитие методов получения и анализа летучих производных аминокислот. [9]