البروتينات في غذاء الإنسان
بروتينات في غذاء انسان
-
محمد حيدر
| البروتينات الغذائية | القيمة الحيوية، والفائدة الصافية للبروتين |
| الحموض الأمينية الضرورية | احتياجات الإنسان من البروتين |
| القيمة الغذائية للبروتين | مخاطر زيادة البروتين أو نقصه |
| القابلية للهضم digestibility |
البروتينات proteins مركّبات عضوية معقدة توجد في الكائنات الحية يُشكِّل فيها عنصر الآزوت (النتروجين) سدس وزنها تقريباً، كما تحتوي على الفحم (الكربون) والأكسجين والهدروجين والكبريت، وأحياناً على نسب ضئيلة من عناصر أخرى كالفسفور والحديد. تتألف من ارتباط وحداتها البنائية، وهي الحموض الأمينية التي يعرف منها نحو عشرين حمضاً تختلف في تركيبها الكيميائي وخواصها. يراوح عددها في الجزيء الواحد من البروتين بين المئات والألوف، وتختلف نسبة كل منها وترتيب ارتباط بعضها ببعض من بروتين لآخر؛ ولكنها ثابتة العدد والترتيب في النوع الواحد من البروتينات. تتخذ الحموض الأمينية المترابطة شكل سلاسل، وقد يضم الجزيء الواحد منها سلسلة واحدة أو أكثر تختلف في طرق التفافها وانطوائها بحيث تأخذ جزيئات كل بروتين الشكل الذي يتلاءم مع الوظيفة التي يؤديها.
قد تكون البروتينات بسيطة لا يدخل في تركيبها سوى سلاسل الحموض الأمينية، ومن أمثلتها البروتينات الليفية المكونة للشعر والجلد، والكروية مثل بروتينات الألبومين الذوابة في الماء، والغلوبيولين التي تذوب في المحاليل الملحية الممددة. وقد تكون البروتينات مرتبطة بمواد أخرى دهنية أو سكرية؛ فتسمى بالترتيب ليبوبروتينات (بروتينات دهنية) وغليكوبروتينات (بروتينات سكرية)، كما قد تكون ملونة كخضاب الدم (الهيموغلوبين) الذي يدخل في تركيبه صبغة حمراء تحتوي على عنصر الحديد.
قد يسمى البروتين بالإشارة إلى مصدره مثل بروتين حيواني أو نباتي أو بروتين الخلية المفردة (إشارة إلى إنتاجه من قبل الأحياء الدقيقة)، ويشبه ذلك أيضاً تسمية البروتين الرئيس في الحليب الكازين وفي الذرة الزايين zein بالاشتقاق من الاسم اللاتيني لكل منهما.ويعدُّ البروتين مصدراً مهماً من مصادر الطاقة الغذائية، فهو مماثل من هذه الناحية للسكريات والنشويات حيث يعطي الغرام الواحد منه أربع سعرات حرارية.
تتميز البروتينات الغذائية بقابليتها للهضم، وبكونها مفيدة للجسم، وبأنها غير سامة. ولها مصدران تقليديان رئيسان، هما:
البروتينات الحيوانية: وتشمل بروتينات الحليب ومشتقاته واللحوم والأسماك والبيض. وتتميز بنوعية جيدة؛ أي بقيمتها الغذائية العالية لتقارب تركيبها الكيميائي من الحموض الأمينية، مع النسب التي يحتاج إليها الإنسان لبناء أنسجة جسمه وصيانتها. يبين الجدول رقم (1) نسبة البروتين الحيواني في مصادره المختلفة.
| الجدول (1) النسبة المئوية التقريبية للبروتين الحيواني (غ/100 غ) في بعض المواد الغذائية. | ||||||||||||||||
|
البروتينات النباتية: وهي توجد في المواد الغذائية النباتية، فبعضها غني بالبروتينات، ويأتي في مقدمتها البقوليات كالفول والحمص والعدس والفاصولياء، ثم الحبوب بأنواعها المختلفة كالقمح والأرز والذرة والشعير، ثم البذور الزيتية كالسمسم وعباد الشمس، والمكسرات كالجوز واللوز. أما الخضر والفواكه؛ فليست غنية بالبروتينات عموماً، بل تحتوي على نسب ضئيلة منها (الجدول 2).
|
الجدول (2) النسبة المئوية التقريبية للبروتين النباتي (غ/100 غ) في بعض المواد الغذائية. |
||||||||||||||||
|
وبصرف النظر عن الكمية؛ فإن البروتينات النباتية تتفاوت فيما بينها من حيث الجودة أو النوعية، كما أن قيمتها الغذائية ليست عالية بالقدر ذاته الذي تتميز به البروتينات الحيوانية؛ لأن محتواها من بعض الحموض الأمينية الضرورية أقل مما يحتاج إليه الإنسان.
تجدر الإشارة إلى وجود مصادر للبروتين غير مألوفة أو تقليدية، أشهرها بروتين الخلية المفردة single cell protein، وهي أقرب من حيث الجودة إلى البروتينات النباتية منها إلى البروتينات الحيوانية، وما يزال استخدامها مقتصراً على تغذية الحيوان، ومحتمل أن تستخدم في تغذية الإنسان قريباً. يستخلص بروتين الخلية المفردة باستخدام بعض الأحياء الدقيقة كالبكتريا والخمائر yeasts بعد إنمائها على مواد نشوية، أو سلولوزية، أو مشتقات نفطية.
لا يستطيع جسم الإنسان صنع بروتينات أنسجته المختلفة إلا إذا توفرت له كميات كافية من الوحدات البنائية ( الحموض الأمينية ) اللازمة لذلك. تقسم الحموض الأمينية إلى قسمين رئيسين؛ يشمل الأول منهما تسعة أحماض ضرورية لا بدّ أن يستمدها الإنسان من بروتينات الغذاء؛ لأنه لا يستطيع صنعها، وهي: لايسين، لوسين، آيزولوسين، هستيدين، فالين، ثريونين، فنيل ألانين، ميثايونين، تريبتوفان. وهناك حمض آخر هو الأرجنين ضروري للنمو السريع للأنسجة عند الأطفال. ولا بدّ من التشديد على أن الحموض الأمينية الضرورية يجب أن تتوفر بنسب معيّنة تقابل احتياجاتها المطلوبة، فإذا نقص أي منها؛ قلّت بمقداره إمكانية الاستفادة من البقية، ولو كانت كمياتها كافية. فالنقص في واحد أو أكثر من تلك الحموض الضرورية في البروتينات النباتية هو المسؤول عن انخفاض قيمتها الغذائية مقارنة بالحيوانية. أما القسم الثاني؛ فيشمل الحموض الأمينية غير الضرورية؛ لأن الجسم يستطيع صنعها بالسرعة المناسبة والكمية المطلوبة باستخدام هياكل الحموض المشابهة لها، والتي تنتج من استقلاب الكربوهيدرات؛ أي النشويات والسكريات، والدهون.
إن أهم العوامل المؤثرة في القيمة الغذائية للبروتين هي ما تحويه من الحموض الأمينية الضرورية للإنسان، ويحدد ذلك بالطرائق الكيميائية؛ ومقدرة الجسم على الاستفادة من تلك الحموض في النمو وفي صيانة الأنسجة، وهو ما يحدد بالطرائق الحيوية. وبنتيجة البحوث العلمية العديدة، والاعتماد على التركيب الكيميائي لبروتين حليب الأم وبروتين البيض عدّتهما منظمة الصحة العالمية ومنظمة الأغذية والزراعة بروتيناً مرجعياً (أو مثالياً) من الحموض الأمينية الضرورية تقارن بهما محتويات البروتينات الأخرى، وتحدّد القيمة الكيميائية chemical score بنسبة الحمض الأقل نتيجة المقارنة. فإذا كانت كمية الحمض الأميني لايسين في الغرام الواحد من بروتين القمح، مثلاً هي 55 % من كميته في البروتين المرجعي، وكانت هي أقل نسبة بين بقية الحموض الضرورية؛ فإن القيمة الغذائية (الكيميائية) لبروتين القمح هي 55، وإن الحمض الأميني المحدِّد limiting amino acid لتلك القيمة هو اللايسين.
تتميز هذه الطريقة الكيميائية بالبساطة وبأنها تعطي القيمة الكيميائية للبروتين من الناحية النظرية، وتفيد في دراسة العوامل المؤثرة فيها؛ وقيمة الخلطات المختلفة من البروتينات. ولكن أهم سلبياتها هي عدم أخذها في الحسبان مقدرة الجسم على الاستفادة من الحموض الأمينية، وهو ما يتم تحديده بالطرائق الحيوية، وأهمها تلك التي تقدر قابلية البروتين للهضم، ومدى الفائدة منه في النمو، فالبروتين الكافي للنمو الجيد كافٍ بالتأكيد لصيانة أنسجة الجسم وأداء الوظائف الأخرى.
لا يستطيع الإنسان هضم البروتينات كاملاً (أي مئة في المئة)، بل يطرح الجزء الذي لا يُهضم خارج الجهاز الهضمي مع البراز. تعرَّف القابلية للهضم بأنها النسبة المئوية من آزوت الغذاء التي لا تخرج مع البراز، وهذه النسبة عموماً أعلى في البروتينات الحيوانية منها في البروتينات النباتية.
تتأثر القابلية للهضم بعدد من العوامل؛ إذ تنخفض نوعاً ما بوجود الألياف كالسلولوز، وبوجود بعض المواد المثبطة للإنزيمات الهاضمة للبروتين كما في بعض البقوليات، وبتفاعل الحموض الأمينية مع بعض السكريات عند ارتفاع درجة الحرارة. غير أن حرارة الطبخ تغير التركيب الطبيعي للبروتين، وتزيد قابليته للهضم في كثير من الحالات. وتجدر الإشارة إلى أن حساب القابلية الحقيقية للهضم يتطلب أن يُطرح من آزوت البراز الآزوت غير الغذائي، وهو الذي ينجم عن العصارات الهاضمة والخلايا المبطنة للأمعاء وعن البكتريا، ويتم تقديره بتناول غذاء خالٍ من البروتين، وإلا فإن ما يُحسب هو القابلية الظاهرية لهضم البروتين؛ وليس القابلية الحقيقية.
القيمة الحيوية، والفائدة الصافية للبروتين
لا يستخدم كامل البروتين المهضوم (أو الممتص) في بناء الأنسجة وصيانتها، بل يتحلل قسم منه، ويخرج الآزوت الناتج مع البول على شكل بولة urea وحمض البول uric acid، وبذلك تُعرّف القيمة الحيوية biological value للبروتين بأنها النسبة المئوية من الآزوت المهضوم التي لا تخرج مع البول. أما الفائدة الصافية للبروتين net protein utilization؛ فهي النسبة المئوية من آزوت الغذاء التي يستفيد منها الجسم في النمو، ويحتفظ بها؛ أي إنها تجمع بين القابلية للهضم والقيمة الحيوية، وتُعدّ رياضياً بحاصل ضربهما وتقسيم الناتج على 100، وتعتبر المقياس الأفضل لمدى استفادة الجسم من بروتين الغذاء خلال النمو. تُقدر الفائدة الصافية للبروتين عادة باستخدام حيوانات تجارب في طور النمو (كالفئران الرضيعة)؛ نظراً للتشابه في التمثل الغذائي بينها وبين الإنسان. ويبين الجدول رقم (3) القابلية للهضم والفائدة الصافية لبعض البروتينات؛ علماً بأن الأرقام تختلف قليلاً من مصدر إلى آخر.
|
الجدول (3) القابلية للهضم والفائدة الصافية لبروتينات بعض المواد الغذائية. |
|||||||||||||||||||||||||||
|
وتجدر الإشارة إلى وجود طرائق أخرى للتعبير عن القيمة الغذائية، مثل كفاءة البروتين في النمو بتقدير زيادة وزن بعض حيوانات التجارب كالفئران والدواجن مقابل وزن البروتين المتناول خلال شهر. كما يجدر بالذكر أن استفادة الجسم من البروتين- سواء في النمو أم الصيانة- تقل في بعض الحالات كالأذيات الجسدية وانعدام الحركة والإجهاد النفسي أو العصبي الناجم عن الخوف أو القلق أو الحزن أو غيرها.
تتأثر احتياجات الإنسان من البروتين بعدة عوامل، أهمها وزن الجسم والعمر والحالة الفيزيولوجية وكمية الطاقة المتناوَلة والقيمة الغذائية للبروتين المستهلَك. فالأطفال الرضع يحتاجون في السنة الأولى من العمر إلى ما يقرب من 2 غرام بروتين يومياً لكل كيلو غرام من وزن الجسم، تنخفض بالتدريج مع تقدم العمر إلى 1 غ/كغ للأولاد والمراهقين، ثم إلى 0.8غ/ كغ للبالغين. وتزداد احتياجات الحوامل والمرضعات بمعدل 15- 20 غراماً يومياً.
أما علاقة الاحتياجات من البروتين بالطاقة؛ فيوصى بأن تشكل طاقة البروتينات أكثر من 10% وأقل من 15% من الطاقة الغذائية المتناولة في كل وجبة؛ أي إن كمية البروتين اللازمة تزداد مع زيادة الاحتياجات من الطاقة. وتجدر الإشارة إلى أن الاحتياجات الكمية للبالغين من البروتين ترتبط بقيمته الغذائية، فكلما انخفضت هذه الأخيرة؛ ازدادت كمية البروتين المطلوب تناولها لتغطية الاحتياجات. وقد حددت منظمتا الصحة العالمية والأغذية والزراعة الدوليتان الاحتياجات اليومية للبالغين من البروتين المرجعي (المثالي) بنحو 0.55 غ/كغ من وزن الجسم، وتزداد هذه الكمية طرداً بمقدار الانخفاض في القيمة الغذائية للبروتين، فتصبح على سبيل المثال 0.8غ/كغ إذا كانت قيمة البروتين المختلط المتناول 70 (أي 70 % من البروتين المرجعي). وعموماً يوصى بأن يكون البروتين الحيواني نحو ثلث البروتين المتناول للبالغين؛ وأكثر من النصف للحوامل والمرضعات والأطفال. ويذكر أيضاً أن الاحتياجات من البروتين تزيد في حالات معيّنة كالإصابة بالسرطان والحروق والنزيف.
تؤدي زيادة البروتينات المتناولة إلى زيادة الحموض الأمينية التي لا يحتاج إليها الجسم للبناء أو الصيانة، فتعود إلى الكبد لنزع مجموعة الأمين منها وطرحها مع البول على شكل بولة من قبل الكليتين. أما هيكل تلك الحموض؛ فيستخدم لإنتاج الطاقة أو يُحَوَّل إلى دهون تخزن داخل الجسم. وبذلك تشكل الزيادة من البروتين المتناول عبئاً على كل من الكبد والكليتين، وقد تؤدي إلى تضخمهما وإلى الإصابة بداء النقرس أو التهاب المفاصل الذي ينجم عن ترسب حمض البول عند من لديهم استعداد وراثي لذلك. وتجدر الإشارة إلى أنه إذا لم تكن الطاقة الغذائية المتناولة كافية (كمية الغذاء قليلة)؛ فلا يُستخدم البروتين أصلاً للبناء أو الصيانة، بل تتم أكسدته لإنتاج الطاقة وسد العجز فيها.
أما نقص كمية البروتين في الغذاء أو انخفاض قيمته الغذائية لعدة أسابيع أو أكثر؛ فإنه يسبب أمراضاً للإنسان؛ خاصة في مرحلة النمو، ويظهر ذلك جلياً عند الأطفال، ويسمى هذا المرض كواشيوركر Kwashiorkor، ويعني مرض الطفل بعد الفطام، تتجلى أعراضه في بطء النمو وتغير لون الشعر والجلد ووجود وذمات (انتفاخ في بعض الأنسجة وتراكم السوائل فيها) واضطرابات معوية وعصبية وتضخم الكبد وفقر الدم، وقد يبدو الطفل بصحة جيدة نتيجة لانتفاخ الأنسجة. يظهر هذا المرض كثيراً في البلدان الفقيرة؛ وخاصة عندما يقتصر الغذاء على نوع واحد من البروتينات النباتية كالحبوب أو الدرنات (الشكل 1). وهناك مرض آخر يصيب الأطفال، وينجم عن نقص الغذاء (بروتين وطاقة) يدعى ماراسموس Marasmus، ويتميز بالهزال الشديد وضعف المقاومة للأمراض وتكرار الالتهابات المعوية والرئوية، وغالباً ما يكون مصحوباً بنقص في المغذيات الأخرى كبعض الڤيتامينات والعناصر المعدنية (الشكل 2). أما بالنسبة إلى البالغين؛ فيندر ظهور أعراض مرضية لنقص البروتين إلا في حالات العادات الغذائية السيئة عند بعض الحوامل والمرضعات أو حالات المجاعة، وأهم تلك الأعراض فقر الدم؛ وغالباً ما يكون مصحوباً بأعراض نقص بعض المغذيات الأخرى. ويجدر بالذكر أن تناول بروتينات مواد معيّنة كالبيض أو القمح قد يسبب في حالات نادرة المرض أو الحساسية لبعض الأفراد والأطفال خاصة، وفي هذه الحالات يجب تجنب احتواء الغذاء على تلك المواد.
 |
| الشكل (1) طفل مصاب بمرض كواشيوركر |
 |
|
الشكل (2) طفل مصاب بمرض ماراسموس غذاء النباتيين vegetarian diet |
يقتصر غذاء بعض الناس على المصادر النباتية، وقد سبقت الإشارة إلى أن البروتينات النباتية عموماً ليست عالية القيمة الغذائية كالبروتينات الحيوانية. إن البروتينات التي تناسب الإنسان من أجل النمو تناسبه أيضاً لصيانة الأنسجة وأداء الوظائف الأخرى، ولكن العكس ليس صحيحاً تماماً. فالبروتين النباتي ليس كافياً بمفرده للنمو الجيد للأطفال؛ ولكنه كافٍ لتغطية احتياجات البالغين شريطة أن تكون كميته كافية، وألا يقتصر على مصدر نباتي واحد. إن تناول خليط من البروتينات النباتية يرفع من قيمتها الغذائية غير أنها تظل أدنى من القيمة الغذائية لمثيلاتها الحيوانية. فتناول الحبوب (وهي فقيرة نسبياً بالحمض الأميني الضروري لايسين) مع البقوليات (وهي فقيرة بالميثايونين) في الوجبة الواحدة يؤدي إلى نوع من التكامل بينهما، ويعوض كل منهما بعض النقص الموجود في الآخر، فتصبح القيمة الغذائية لبروتين الخليط أعلى منها لأي منهما منفرداً.
أخيراً لا بدّ من التذكير بأن تغطية احتياجات البالغين بتناول البروتينات النباتية فقط تتطلب تناول كمية من البروتين أكبر مما لو كانت مختلطة مع بعض البروتينات الحيوانية؛ لأن زيادة الكمية من المصادر الغنية بالبروتين النباتي ضرورية- في هذه الحالة- لتعويض الانخفاض في النوعية. وإذا كان الاكتفاء بالبروتين النباتي في غذاء البالغين ممكناً ولا ضير فيه إن كان كافياً من الناحية الكمية ومستمداً من عدة مصادر نباتية؛ فإن ذلك غير صحيح بالنسبة إلى الأطفال، وغير مستحسن للحوامل والمرضعات وبعض حالات المرض والنقاهة.
|
مراجع للاستزادة: - حـامد التكـروري، خضر المصري، تغذيـة الإنسـان، الطبعـة الثانية، دار حنين، عمان، الأردن 1997. - كرم العودة، غياث سمينة، مبادئ تغذية الإنسان، منشورات جامعة دمشق،1993. - FAO/ WHO. Protein Quality Evaluation, FAO Food and Nutrition Paper 51, Geneva, 1991 . - M. E. Shils, et al., Modern Nutrition in Health and Disease. Lippincott Williams & Wilkins, Baltimore, U.S.A. 2006. - E. N Whitney, and S. R. Rolfes. Understanding Nutrition, West Pub. Co., St. Paul, U.S.A . 2010 . |
- التصنيف : العلوم والتقانات الزراعية والغذائية - النوع : العلوم والتقانات الزراعية والغذائية - المجلد : المجلد الرابع مشاركة :
اخترنا لكم
المجلدات الصادرة عن موسوعة العلوم والتقانات
