Bílkoviny (proteiny) a aminokyseliny

Proteiny a aminokyseliny (základní stavební jednotky proteinů) mají v těle několik důležitých úkolů. 

Funkce bílkovin:

• především zajišťují strukturu a funkci tkání, 
• některé fungují jako podpůrné systémy buněk,
• jiné jsou enzymy, hormony, signální molekuly, 
• podílí se na přenosu (transportu) látek krví, například volných mastných kyselin, bilirubinu prostřednictvím albuminu, hemoglobin přenášející kyslík a oxid uhličitý je rovněž protein, 
• bílkoviny (aktin a myosin) rovněž vytváří kontraktilní aparát ve svalech (to znamená, že tyto proteiny umožňují kontrakci, resp. stažení svalu), 
• jsou také důležitými složkami imunitního aparátu 
• a v poslední řadě mohou být v nouzových situacích, např. při dlouhém hladovění, půstu nebo při extrémní fyzické zátěži, využity jako zdroj energie (přibližně 4 kcal/17 kJ na gram), ale musí být chráněny před vyčerpáním. Vhodnějšími a pro tělo snadněji dostupnými zdroji energie jsou sacharidy a tuky.Lidské tělo neumí proteiny příliš skladovat, proto je pro neustálé budování a obnovu tělesných struktur nezbytný stálý přísun bílkovin potravou. Nedostatek proteinů může vést k poruchám růstu a vývoje. Ve vyspělých zemích je nicméně proteino-energetická podvýživa vzácná.

Z čeho se skládají proteiny?

Základními stavebními jednotkami proteinů jsou aminokyseliny. Tělesné proteiny se skládají z 20 různých aminokyselin, z nichž devět jsou tzv. esenciální aminokyseliny – tedy takové, které si organismus nedokáže vytvořit sám a musí je přijímat v potravě. Esenciálními bílkovinami jsou histidin, izoleucin, leucin, lysin, methionin, fenylalanin, threonin, tryptofan a valin. 

Během růstu a dospívání se esenciálními aminokyselinami stávají i arginin, cystein, glutamin a tyrozin. Říkáme jim proto podmíněně esenciální, resp. semiesenciální aminokyseliny. Jsou nepostradatelné právě v období dětství a dospívání.

Neesenciální aminokyseliny si lidské tělo umí vytvořit samo. Jedná se o zbylé aminokyseliny: alanin, asparagin, glycin, kyselina asparagová, kyselina glutamová, prolin a serin.

Aminokyseliny organismus využívá především k tvorbě potřebných proteinů, signálních molekul, biologicky významných látek (např. hem, karnitin, kreatin). Lidské tělo nemá pro proteiny žádnou zásobní formu nebo tkáň jako je tomu u sacharidů (glykogen) a lipidů (triacylglyceroly v tukové tkáni). Ztráta více jak 25-30 % tělesných bílkovin vede k poruchám imunity a nedostatečné obnově tělesných struktur. Nedostatek proteinů ve stravě může vést k poruchám růstu a vývoje především u dětí. Proto je důležitý stálý přísun bílkovin potravou. Ve vyspělých zemích je nicméně proteino-energetická podvýživa vzácná.

Obrázek 1: Chemická struktura dvaceti základních aminokyselin, ze kterých se skládají proteiny. Barevně jsou odlišeny atomy uhlíku (šedá), vodíku (bílá), dusíku (modrofialová), kyslíku (červená) a síry (žlutá). (Zdroj: Wikimedia Commons, Public Domain)

Kolik proteinů potřebuje lidské tělo?

Podle doporučení odborníků na výživu by dospívající a dospělí ve věku od 15 do 65 let měli denně konzumovat 0,8 gramu bílkovin na kilogram tělesné hmotnosti. Dospívající chlapci ve věku od 15 do 19 let potřebují o něco více bílkovin, konkrétně 0,9 gramu na kilogram tělesné hmotnosti. V závislosti na pohlaví a tělesné hmotnosti to odpovídá přibližně 47 až 62 gramům bílkovin denně. U starších osob (nad 65 let) se podle nejnovějších poznatků doporučený příjem dále zvyšuje na 1 gram bílkovin na kilogram tělesné hmotnosti.

Zvýšenou potřebu proteinů mají také těhotné a kojící ženy. U těhotných se doporučuje ve druhém trimestru navýšit příjem proteinů o sedm gramů denně, ve třetím trimestru pak o 21 gramů denně. Kojící ženy by měly navýšit denní příjem proteinů o 23 gramů.

Pro pokrytí potřeby proteinů ve stravě je nejlepší kombinovat živočišné a rostlinné zdroje bílkovin. Aminokyseliny obsažené v potravinách živočišného a rostlinného původu se totiž vzájemně doplňují. Doporučenými kombinacemi jsou např. brambory s vejcem, případně brambory či obilniny s mlékem či mléčnými výrobky. Bližší informace o vhodném kombinování bílkovin najdete v článku Výživové tipy.

Podrobnější informace o doporučeném příjmu proteinů naleznete například v referenčních hodnotách Německé společnosti pro výživu (DGE) [3].

Potravinové zdroje a kvalita proteinů

Výživová hodnota konkrétního proteinu je dána jednak druhem (esenciální vs. neesenciální aminokyseliny) a množstvím obsažených aminokyselin, a jednak jejich biologickou dostupností neboli biodostupností. 

Výraz biodostupnost vyjadřuje, do jaké míry se aminokyseliny (vzniklé odbouráním daného proteinu) mohou z trávicího traktu vstřebat do krevního řečiště a následně být využity v těle.

Kvalita proteinů je hodnocena podle velikosti jejich biologické hodnoty. Biologická hodnota proteinu odráží jak množství a spektrum esenciálních aminokyselin, tak i stravitelnost a využitelnost bílkoviny z dané potraviny. Čím vyšší je její hodnota (tab. 1), tím lépe je tělo schopno daný protein maximálně využít pro tvorbu vlastních proteinů. Referenčním proteinem, se kterým se ostatní proteiny srovnávají, je vaječná bílkovina. Z tohoto pohledu je nejkvalitnějším proteinem syrovátková bílkovina. 

Biologická hodnota slepičího vejce byla v době zavedení tohoto pojmu stanovena na 100; předpokládalo se tedy, že proteiny obsažené ve vejci mají nejvyšší biologickou hodnotu. Zejména kombinací různých druhů potravin (např. brambory s vejcem, případně brambory či obilniny s mlékem či mléčnými výrobky) však lze biologickou hodnotu proteinů zvýšit i nad 100 (tab. 2).

Vhodnými zdroji proteinů s vysokou biologickou hodnotou a dobrou biodostupností aminokyselin jsou:

• některé potraviny živočišného původu – například mléko a mléčné výrobky (nejlépe nízkotučné), maso a masné výrobky(nejlépe nízkotučné), ryby a vejce,
• některé potraviny rostlinného původu – například luštěniny, obilné výrobky a brambory.

Zdroje: E. Kofrányi, H. Müller-Wecker [1], J. R. Hoffman, M. J. Falvo [2]

Zdroje: E. Kofrányi, H. Müller-Wecker [1], J. R. Hoffman, M. J. Falvo [2]

Dalším způsobem, jak hodnotit kvalitu proteinů je zjistit jejich aminokyselinové skóre (AAS). AAS porovnává zastoupení jednotlivých esenciálních aminokyselin v daném proteinu vůči referenční bílkovině. Aminokyselinové skóre se vyjadřuje číselnou škálou od 0 do 1. V případě vysoce kvalitních bílkovin může nabývat hodnot i vyšších než 1 (čím kvalitnější bílkovina, tím vyšší hodnota AAS). Limitující aminokyselinou v proteinu je taková esenciální aminokyselina, které je v daném proteinu nejméně v porovnání s referenční bílkovinou. Například vejce nemá žádnou limitující aminokyselinu, u hovězího masa je to valin, u kravského mléka je to isoleucin a methionin, u rýže isoleucin a lysin.

Z hodnoty AAS vychází PDCAAS (Protein Digestibility‑Corrected Amino Acid Score). Toto skóre v sobě zahrnuje jednak zastoupení esenciálních aminokyselin, ale i stravitelnost proteinu v celém zažívacím traktu. PDCAAS nabývá opět hodnot od 0 do 1 a opět platí, čím vyšší hodnota tím kvalitnější protein. Například syrovátkový protein, vejce, kasein, kuřecí mají hodnotu PDCAAS rovnu 1, sójový protein 0,98 a vařená rýže 0,62. 

I skóre PDCAAS má však určité nedostatky. Nezahrnuje totiž antinutriční faktory obsažené v potravině. Řešením je pravděpodobně DIAAS (Digestible Indispensable Amino Acid Score). DIAAS se zabývá stravitelností proteinu pouze v tenkém střevě, protože se předpokládá, že pouze aminokyseliny vstřebané v tenkém střevě se zapojují do výstavbového metabolismu a mohou být využity pro tvorbu vlastních tělesných bílkovin. Antinutriční látky jsou přirozené složky potravin rostlinného původu, které snižují výživovou (nutriční) hodnotu potravin nebo krmiv, ve kterých jsou obsaženy. Jsou příčinou nižší biologické využitelnosti živin a narušují proces trávení. [4]

Související odkazy

1. E. Kofrányi, H. Müller-Wecker: Zur Bestimmung der biologischen Wertigkeit von Nahrungsproteinen, V. Der Einfluß des nichtessentiellen Stickstoffs auf die biologische Wertigkeit von Proteinen und die Wertigkeit von Kartoffelproteinen. Biological Chemistry 1961, Bd. 325, S. 60-64. doi: 10.1515/bchm2.1961.325.1.60 (odkaz vede na web degruyter.com; jeho obsah je dostupný pouze v němčině)
2. Jay R Hoffman, Michael J Falvo: Protein – Which is Best? Journal of Sports Science and Medicine 2004, 3(3): 118–130. (odkaz vede na web ncbi.nlm.nih.gov; jeho obsah je dostupný pouze v angličtině)
3. Deutsche Gesellschaft für Ernährung (DGE): Referenzwerte-Tool (odkaz vede na web dge.de; jeho obsah je dostupný pouze v němčině)
4. Wikipedie: Antinutriční látky (odkaz vede na web cs.wikipedia.org)