Ugrás a tartalomhoz

Tej és tejtermékek a táplálkozásba

Csapó János, Csapóné Kiss Zsuzsanna

Mezőgazda Kiadó

3.2. A fehérjék

3.2. A fehérjék

A fehérjék komplex makromolekulák, amelyek mind a növényi, mind az állati sejt citoplazmájában előfordulnak. Az élő sejtek szárazanyagának legalább 50%-át a fehérje teszi ki. A fehérjék nagyrészt szénből, oxigénből, hidrogénből, nitrogénből és kénből felépülő vegyületek. Építőelemeik az α-L-aminosavak, amelyek megszabják a fehérje kémiai, fizikai és biológiai tulajdonságait.

3.2.1. Az aminosavak

Az aminosavak szabad állapotban viszonylag kis mennyiségben fordulnak elő a természetben. Legnagyobb mennyiségük fehérjében kötött, a fehérje felépítésében vesznek részt. Különféle aktív oligopeptideket is alkothatnak, mint amilyenek például a peptidhormonok és az antibiotikumok, és bioaktív származékok prekurzorai is lehetnek. Az anyagcserében energiaszolgáltató szerepük normális életfolyamatokat feltételezve nem jelentős. A fehérjéket 20-féle aminosav alkotja, a fehérjék sósavas hidrolízisekor azonban legfeljebb 19-féle aminosav szabadul fel, mivel a 6 mólos sósavas hidrolízis során a triptofán – indol csoportjának hasadása révén – tönkremegy. Minden aminosav egy azonos felépítésű és egy eltérő szerkezeti részből áll. A prolin és a hidroxiprolin kivételével az azonos felépítésű rész az α-szénatom a hozzákapcsolódó amino- és karboxilcsoporttal.

3.2.1.1. Az aminosavak csoportosítása

Az aminosavak csoportosítását az alábbi szempontok szerint végezhetjük el:

Az aminosavak oldalláncuk szerint a következőképpen csoportosíthatók:

  • töltés nélküli, nem poláros oldalláncú aminosavak (glicin, alanin, valin, leucin, izoleucin, prolin, fenilalanin, triptofán, metionin),

  • töltéssel rendelkező, nem poláros oldalláncú aminosavak (szerin, treonin, cisztein, tirozin, aszparagin, glutamin),

  • aminosavak töltéssel rendelkező oldallánccal (aszparaginsav, glutaminsav, hisztidin, lizin, arginin).

Táplálkozásbiológiai szempontból az aminosavak lehetnek:

  • esszenciális aminosavak, amelyeket a szervezet nem tud szintetizálni (valin, leucin, izoleucin, fenilalanin, triptofán, metionin, treonin, lizin),

  • félig esszenciális aminosavak, amelyeket egy másik esszenciális aminosavból tud előállítani a szervezet (cisztein, tirozin),

  • nem esszenciális aminosavak, amelyet a szervezet megfelelő szerves vegyület ellátás esetén korlátlanul elő tud állítani (arginin, glicin, alanin, prolin, szerin, aszparagin, glutamin, aszparaginsav, glutaminsav, hisztidin).

A fehérjeépítő aminosavak szerkezetét az alábbi összeállítás tartalmazza, kémiai tulajdonságaiknak megfelelő csoportosításban, nevükkel és annak hárombetűs rövidítésével.

A tárgyalt 20 fehérjealkotó aminosavon kívül több mint 150 természetes aminosav ismert, amelyek csak kis mennyiségben, sokszor csak egyes szervezetekben fordulnak elő. Ezek között található a bakteriális eredetű D-glutaminsav és a D-alanin, a kötőszöveti fehérjékben a prolin és a lizin hidroxilált származéka (hidroxi-prolin, hidroxi-lizin). Ezek az aminosavak prolin, illetve lizin alakban épülnek be a fehérjébe, hidroxilálásuk a polipeptidlánc kialakulása után posztszintetikusan történik. Hasonlóan az izomfehérjékben előfordul a lizin és a hisztidin ε-N-metil-lizin és 3-metil-hisztidin származéka. Sokféle fehérjében található foszforilált aminosav, mint amilyen például a foszfo-szerin.

A fehérjealkotó aminosavakon kívül a nitrogén-anyagcserében részt vevő intermedier az ornitin és a citrullin. Az aminosavak intermedier anyagcseréjének terméke a homocisztein, a homocisztin és a homoszerin. Egészséges emlősök szervezetében ez utóbbi három aminosav csak igen kis mennyiségben van jelen.

Az aminocsoport β-szénatomhoz kapcsolódik a koenzim-A felépítésében részt vevő β-alaninban, γ-szénatomhoz az idegrendszer működését szabályozó γ-amino-vajsavban és a δ-helyzetben a δ-amino-levulinsavban. Az aminosavak néhány származéka bioaktív vegyületek prekurzora, mint például a dijód-tirozin, amely a pajzsmirigy hormon prekurzora. Antibiotikus hatással rendelkezik a cikloszerin. A glicin metilálásával keletkezik a szarkozin és a betain. A cisztein oxidációjának és dekarboxilálásának terméke a taurin. A szelén fehérjéhez kötve szállítódik a szövetekhez, ahol a cisztein és a metionin kéntartalmát helyettesítve szeleno-ciszteinné, illetve szeleno-metioninná alakulva vesz részt a szervezet biokémiai folyamataiban.

3.2.1.2. Az aminosavak fizikai tulajdonságai

Oldhatóság szempontjából vizsgálva az aminosavakat megállapítható, hogy a prolin, a hidroxi-prolin, a glicin és az alanin vízben jól oldható, míg a többi aminosav vízben rosszabbul oldódik. Legrosszabb oldhatóságú vízben a tirozin és cisztin. Szerves oldószerekben a poláros karakterű aminosavak rendkívül rosszul oldódnak. Savas vagy lúgos közegben az aminosavak oldhatósága a fellépő sóképződés következtében javul.

Az α-helyzetű szénatom aszimmetriás, tehát az aminosavak optikailag aktívak. A glicin kivételével mindegyik aminosav rendelkezik aszimmetriás szénatommal, tehát a poláros fény síkját elforgatják. Az aminosavak közül kettő, a treonin és az izoleucin, két aszimmetriás szénatomot tartalmaz, ennek megfelelően az optikai izomerek száma e két aminosav esetében négy. A fehérjeépítő aminosavak, eltekintve néhány speciális fehérjétől és a baktériumok sejtfalát alkotó peptidoglikánokban lévő D-aminosavaktól, L-konfigurációjúak. A konfiguráció és a forgatás iránya közt semmiféle öszszefüggés nincs, mindkét konfigurációba tartozó aminosavak forgathatják a poláros fény síkját jobbra is és balra is. A D- és az L-konfiguráció forgatásának mértéke azonos, de iránya ellentétes. A specifikus optikai forgatás mértékét befolyásolhatja a mérés hullámhossza és a hőmérséklet is. Ezért a specifikus forgatóképesség megadásakor az [α] mellé megadjuk a hőmérsékletet, illetve a hullámhosszt is. Az optikai forgatás mértékét a közeg pH-ja is befolyásolja, mert a pH befolyásolja az aszimmetriás szénatom szubsztituenseinek konfigurációját. Ha a specifikus optikai forgatás ismert, az optikailag aktív anyagok koncentrációja meghatározható.

Az aminosavak amino- és karboxilcsoportjai neutrális oldatban ionos állapotban vannak, így minden aminosavnak legalább egy negatív (–COO) és egy pozitív (–NH+3) töltése van. Ezt a szerkezetet hívjuk ikerionos szerkezetnek. Savas irányba eltolva a pH-t, a karboxilion disszociációja protonálódás miatt visszaszorul, lúgos irányú pH-eltolódás pedig az aminocsoport deprotonálódását okozza. Az a pH-érték, ahol az aminosav teljes mértékben ikerion formában van jelen, az az izoelektromos pont. A glicin esetében a változások a következők szerint alakulnak:

Az aminosavak αCOOH csoportjai erősebb savak a megfelelő alifás karbonsavaknál, ami az α-szénatomon lévő aminocsoport elektronszívó hatásával függ össze. Az α-aminocsoportok viszont gyengébb bázisok, mint a megfelelő alifás aminok a szomszédos karboxilcsoport elektronszívó hatása miatt.

Az aminosavak izoelektromos pontja – amennyiben az R-csoport nem tartalmaz disszociáló csoportot, tehát neutrális aminosavról van szó – pH 6 és 7 közé esik. Ha az R-csoport disszociáló csoportot tartalmaz, az izoelektromos pont a lúgos vagy a savas tartományba eshet. Ezen utóbbi aminosavak semleges közegben pozitív, illetve negatív töltésűek.

3.2.1.3. Az aminosavak kémiai tulajdonságai

Az aminosavak kémiai jellegét a bázikus jellegű –NH2-csoport, illetve a savas karakterű –COOH csoport szabja meg. Az aminosavakat a funkciós csoport szerint a következőképpen csoportosíthatjuk:

  • Monoamino-monokarbonsavak azok az aminosavak, amelyekben a savas és bázikus csoportok száma azonos (glicin, alanin, cisztein, cisztin, szerin, fenilalanin, tirozin, triptofán, treonin, metionin, valin, leucin, izoleucin, prolin, hidroxi-prolin).

  • A diamino-monokarbonsavak (lizin, ornitin), valamint a hisztidin és az arginin bázikus jellegűek.

  • A monoamino-dikarbonsavak két karboxilcsoportot tartalmaznak, amelynek hatására savas kémhatásúak (aszparaginsav, glutaminsav).

A karboxilcsoport reakciói. Dekarboxileződés az az átalakulás, amikor a karboxilcsoportból CO2 hasad le, aminek során a megfelelő amin képződik. A szervezetben az enzimatikus dekarboxileződés bír nagy jelentőséggel, aminek következtében több élettanilag fontos amin keletkezik. Észtereződés jöhet létre pl. etil-alkoholos közegben sósavkatalízis mellett.

Az aminocsoport reakciói. Salétromossavval az aminosavak hidroxisavvá alakulnak át nitrogéngáz keletkezése közben, aminek térfogatából az aminosavak mennyiségére következtethetünk.

Formaldehiddel az aminocsoport hattagú heterociklusos gyűrűt alakít ki, ezért az aminocsoport elveszíti bázikus karakterét. A megmaradt szabad karboxilcsoport nátrium-hidroxiddal megtitrálható; ez a reakció az alapja a Sörensen-féle formol-titrálásos fehérjemeghatározásnak.

Reakciók más funkciós csoportokkal. Az aminosavak minőségi és mennyiségi meghatározásakor leggyakrabban a ninhidrinreakciót alkalmazzuk, mivel az aminosavak ninhidrin jelenlétében melegítve, szabad NH2-csoportjuknak köszönhetően, lilás-ibolyás színű reakcióterméket képeznek.

A dinitro-fluor-benzol az aminosavakkal sárga színű dinitro-fenil-származékot képez, amit Sanger az aminocsoportok kimutatására, illetve az N-terminális aminosav meghatározására használt fel.

Az aminosavak különböző reaktív oldalláncainak kimutatására sok specifikus reakció ismert. A cisztein szulfhidrilcsoportja pl. oxidálható cisztinné, majd perhangyasavval tovább ciszteinsavvá. A cisztein szulfhidrilcsoportja fémionokkal is jól reagál cisztein-fém-merkaptid keletkezése közben.

A szulfhidrilcsoport szerves halogénszármazékokkal acilálható. Monojód-acetáttal való reakciója során karboxi-metil-cisztein keletkezik.

Cisztein –SH + ICH2COO = Cisztein – S – CH2COO + HI.

Az előzőekben felsorolt reakciók a fehérjékben levő ciszteinil-oldalláncokra is jellemzők. A ciszteinhez hasonlóan a többi poláros aminosav kimutatására is több reakció ismert, amelyek során a kérdéses aminosavakkal színes vegyület keletkezik, ami alkalmas lehet az egyes aminosavak minőségi kimutatására és mennyiségi meghatározására.

Az aminosavak közötti fontosabb reakciók. A diketopiperazin-kötés két aminosav két-két funkciós csoportjai között lejátszódó reakció során jön létre, amely egy gyűrűs vegyületet eredményez. Erre a kötéstípusra akkor van lehetőség, ha az ellentétes karakterű funkciós csoportok térközelbe kerülnek egymáshoz. A polipeptidláncokban vagy láncok között akkor van nagy valószínűsége e kötés kialakulásának, ha monoamino-dikarbonsavakat, illetve diamino-monokarbonsavakat tartalmazó molekularészek kerülnek közel egymáshoz.

Diszulfidhíd a cisztein SH-csoportjának oxidációjával tud kialakulni. Az így egymáshoz kapcsolódó molekularészek révén igen stabil szerkezet jön létre, amelyek rendkívüli módon ellenállnak az enzimes vagy kémiai behatásnak.

Az aminosavak legfontosabb reakciója a peptidek létrehozása. Ennek során az α-amino és az α-karboxilcsoportok egy másik aminosavhoz kapcsolódva vízkilépéssel alakítják ki a peptidkötést. Két, három, négy vagy több aminosav kapcsolódása során di-, tri-, tetra- és oligopeptidek, ha az aminosavak száma meghaladja a százat, fehérjék keletkeznek.

3.2.2. Peptidek

A peptidek aminosavakból épülnek fel peptidkötéssel. A részt vevő aminosavak száma szerint megkülönböztetünk dipeptideket (két aminosav, egy peptidkötés), tripeptideket (három aminosav, két peptidkötés), tetrapeptideket. Ha a molekulában tíznél kevesebb aminosav található, akkor oligopeptidekről, tíznél több aminosav esetében polipeptidekről beszélünk. Fehérjének akkor nevezzük a polipeptidet, ha az aminosav összetevők száma 100 vagy annál több.

Két aminosavból, például glicinből és alaninból, attól függően, hogy az amino- vagy a karboxilcsoportjával kapcsolódik az egyik aminosav a másik aminosavhoz, kétféle dipeptid, glicil-alanin vagy alanil-glicin keletkezhet. E két dipeptid függetlenül attól, hogy mindkettőt ugyanaz a két aminosav alkotja, fizikai és kémiai tulajdonságaikban lényegesen eltér egymástól. A peptid vagy fehérje aminosav-sorrendjének leírását mindig azzal az aminosavval kezdjük, amelynek az NH2-csoportja szabad (N-terminális, aminoterminális) és haladunk a szabad α-karboxilcsoportot tartalmazó aminosav (C-terminális, karboxiterminális) felé.

A peptidek elektrokémiai sajátságait a két terminális szabad amino- és karboxilcsoport és az oldalláncok ionizáló csoportjai határozzák meg. Minthogy a terminális csoportok ellentétes töltésű csoportjai peptidkötésben vesznek részt, ezek elektronszívó hatása a peptidben részt vevő aminosavak számától függően egyre kevésbé érvényesül.

A természetben nagyon sok és rendkívül változatos peptid fordul elő. Az izmokban fordul elő a karnozin (β-alanil-hisztidin) dipeptid, amelynek funkciójáról még nem sokat tudunk. Sokak által tanulmányozott tripeptid a glutation (γ-glutamil-ciszteinil-glicin). Két glutation szulfhidrilcsoportja enyhe oxidáció hatására diszulfidkötéssel kapcsolódhat egymáshoz. A redukált és az oxidált glutation a sejtekben redoxrendszerként működik. A tripeptid különlegessége, hogy a glutaminsav nem az α-, hanem a γ-karboxilcsoportjával kapcsolódik a ciszteinhez, aminek következtében a proteolitikus enzimek nehezebben tudják megtámadni és lebontani.

Számos hormon hatású peptid is ismert, amelyek közül talán legismertebb az oxitocin, a vazopresszin, az adrenokortikotróp hormon és az inzulin. Az oxitocin és a vazopresszin felépítésében rendkívül hasonló: egy hattagú ciklusból és egy háromtagú farokból állnak. Mindkét hormon a simaizmok működésére hat, azonban a szerkezetükben mutatkozó két aminosav különbség meghatározza specificitásukat. Az oxitocin a méhizomzat, a vazopresszin a véredények simaizomsejtjeinek összehúzódását okozza. Az ugyancsak kilenc aminosavból felépülő, egyenes láncú bradikinin a vérnyomást szabályozza.

Számos peptid keserű ízű, aminek kiküszöbölése egyes élelmiszerek előállításánál nagy problémát jelent. A peptidek nagy része a konfigurációtól függetlenül – az édes L-aszparaginsav-dipeptidek kivételével – keserű vagy semleges ízhatást mutat. A keserű íz intenzitása az egyes peptideknél eltérő. Néhány peptid ízküszöbértékét mM/dm3-ben a 3.2.1. táblázat tartalmazza.

3.2.1. táblázat - Néhány peptid ízküszöbértéke a konfiguráció és aminosav-szekvencia függvényében (mM/dm3)

Peptid

Keserű ízintenzitás

Peptid

Keserű ízintenzitás

Gly-Leu

19–23

Gly-Leu

19–23

Gly-D-Leu

20–23

Leu-Gly

18–21

Gly-Phe

15–17

Ala-Val

60–80

Gly-D-Phe

15–17

Val-Ala

65–75

Leu-Leu

4–5

Phe-Gly

16–18

Leu-D-Leu

5–6

Gly-Phe

15–17

D-Leu-D-Leu

5–6

Phe-Gly-Phe-Gly

1,0–1,5

Ala-Leu

18–22

Phe-Gly-Gly-Phe

1,0–1,5

Leu-Ala

18–21


Ha nincs külön jelölés, mindig L-konfiguráció értendő

A 3.2.1. táblázatból látható, hogy az ízintenzitás jelentősen függ az oldalláncok hidrofobitásától. A peptidek keserű ízének előfordulásával elsősorban azoknál az élelmiszereknél kell számolnunk, ahol fehérjebontó enzimes folyamatok játszódnak le (pl. sajtok érése folyamán).

Csoport

Oldékonyság

Albuminok

desztillált vízben, híg sóoldatokban

Globulinok

híg sóoldatokban, desztillált vízben nem

Hisztonok

híg savakban

Prolaminok

50–80%-os alkoholban; tiszta vízben vagy tiszta alkoholban nem

Glutelinek

híg savban vagy lúgban

Szkleroproteinek

semmiféle oldószerben nem oldódnak

3.2.3. A fehérjék

3.2.3.1. Általános tulajdonságok (szerkezet, molekulatömeg, oldhatóság)

A fehérjék igen változatos felépítésű makromolekulák, amelyek a sejtek szárazanyagának kb. 50%-át teszik ki. Nincs olyan biológiai jelenség, amely valamilyen módon ne lenne kapcsolatba hozható a fehérjékkel; a fehérjék kifejezői az élőlényekre jellemző összes sajátságnak, amit a biológiai információs rendszer tartalmaz. A fehérjék szerkezetét funkciójuk szigorúan meghatározza.

A fehérjéket feloszthatjuk aszerint, hogy hidrolízisük során csak aminosavak keletkeznek (egyszerű fehérjék, proteinek) vagy az aminosavak mellett a hidrolizátum még egyéb alkotórészt is tartalmaz (összetett vagy konjugált fehérjék). Az egyszerű fehérjék elemi összetétele átlagosan 50% C, 7% H, 23% O, 16% N és 0–3% S. Az összetett fehérjék emellett más egyéb alkotórészeket (pl. fémek, egyéb szerves vegyületek) is tartalmaznak.

A fehérjék szerkezetével a XX. század elején kezdtek foglalkozni; Emil Fischer kísérletei járultak hozzá leginkább a fehérjék szerkezetének megismeréséhez. A század elején oldékonyságuk alapján osztályozva a fehérjéket különböző csoportokat alakítottak ki:

A globuláris fehérjéknek a tér egyik irányában sincs kitüntetett méretük, nagyjából gömb alakúak, bennük a polipeptidlánc tömör gombolyaggá gombolyodott össze. Általában olyan, biológiailag aktív, dinamikus funkciókat betöltő fehérjék tartoznak ide, mint például az enzimek és a transzportfehérjék. A statikus feladatokat betöltő fibrilláris fehérjék polipeptidlánca általában megnyúlt, kettesével, hármasával sodort fonalat alkot. Ez utóbbiak vizes közegben rosszul oldódnak vagy oldhatatlanok, szerkezeti, mechanikai vagy védő feladatokat látnak el. Ilyen például a haj, a bőr, a toll, a pata, a köröm fehérjéje, az α-keratin, az inakat alkotó kollagén vagy a selyemlepke által készített fibroin. A rendkívül változatos fehérjék igen érzékenyen reagálhatnak a környezet változásaira. Ha a közeg hőmérséklete nő, ha a pH nő vagy csökken, ha a közegbe idegen anyagok, például só kerül, szerkezetük sok esetben felbomlik, irreverzíbilisen elvesztik biológiai tulajdonságaikat, denaturálódnak. Nagyon lényeges tulajdonságuk, hogy más fajba jutva ellenanyagképzést indítanak meg; a fehérjék tehát immunaktív anyagok. Az összetett fehérjék a nemfehérje komponens összetételét illetően is igen sokfélék lehetnek. A szervezetben nagy mennyiségben fordulnak elő lipoproteinek, amelyekben a fehérje lipidekkel kapcsolódik. A transzport lipoproteinek egyik csoportja a vérplazmában, a bélben és a májban a lipidek szállításában vesz részt, másik csoportjából lipidtartalmú membránok keletkeznek. A lipoproteinekben a fehérje és a lipid közötti kapcsolat nem kovalens jellegű.

A glikoproteinekben ezzel szemben a szénhidrátrész a fehérjével kovalensen kapcsolódik, a szénhidrát a fehérje integráns része; kapcsolódásuk sokféle kombinációs lehetőség megvalósítását biztosítja. A glikoproteinek egy részének igen speciális funkciója van, lehetnek például antigén-determinánsok vagy vírusreceptorok. A metalloproteinek valamilyen kationt tartalmaznak komplex kötésben, amelynek az esetek nagyobb részében közvetlen szerepe van a fehérje funkciójának kialakításában.

A fehérjék elsődleges, másodlagos, harmadlagos és negyedleges szerkezete. A fehérjék felépítése a rendkívül sokféle feladatnak megfelelően nagyon változatos. Húszféle aminosavból polipeptidlánconként több százat is tartalmazhatnak, és az aminosavak kapcsolódásának sorrendje is rendkívül változatos lehet. Az aminosavak kapcsolódásának sorrendje adja a fehérjék elsődleges szerkezetét. A peptidláncok nem maradnak meg fonal alakúnak, hanem egyes szakaszaikon kisebb-nagyobb, periodikusan rendezett szakaszok (csavarmenet vagy zegzugos rendeződés) alakulnak ki. A periodikusan rendezett szakaszok alkotják a fehérje másodlagos vagy szekunder szerkezetét. Globuláris fehérjék esetén a rendezett és rendezetlen szakaszokat tartalmazó peptidlánc összegombolyodik és tömör, gombolyagszerű szerkezetet hoz létre, amelyben a poláros oldalláncok többsége a külső felületen, míg az apoláros oldalláncok jelentős hányada a polipeptidgombolyag belsejében helyezkedik el. Ez a fehérjék harmadlagos vagy tercier szerkezete. Végül rendszerint páros számú polipeptidgombolyag egymással nem kovalens kölcsönhatásokkal összekapcsolódik, és két vagy több polipeptidláncból (alegységből) álló molekulák alakulnak ki. Ez a fehérjék negyedleges vagy kvaterner szerkezete.

A fehérjék molekulatömege. Az előző fejezetek alapján világossá válik, hogy a fehérjemolekula fogalma nehezen definiálható. Egyszerű a probléma, ha a fehérje csak egy polipeptidláncból áll, de bonyolultabb a helyzet az oligomer felépítésű fehérjéknél. Ezen utóbbiak többsége neutrális pH-n, kis ionerősség mellett egységes molekuláknak mutatkozik, a körülmények megváltozása (alacsony vagy magas pH-n, tömény karbamid, detergensek) esetén azonban kisebb egységekre disszociál.

A molekulatömeg meghatározásának többféle módszere ismert. A fehérjék molekulatömegét az Mr relatívmolekulatömeg-értékkel jellemezzük, ami viszonyszám, ezért dimenziómentes. Azt jelenti, hogy az illető fehérje tömege hányszorosa a molekulatömeg-számítás alapját képező 12C tömege 1/12-ed részének. A molekulatömeget meghatározó módszerek csak hozzávetőleges eredményt adnak. Pontos értéket csak akkor kaphatunk, ha megismerjük a fehérje aminosav-sorrendjét és az aminosavak molekulatömegének segítségével kiszámoljuk a fehérje pontos Mr-értékét.

A fehérjék oldhatósága. Az egyes fehérjék oldhatóságában jelentős eltérések mutatkoznak, amelyek egyrészt a hidrofil és a hidrofób csoportok eltérő számából és térbeli elrendeződéséből, másrészt a molekula nagyságából, alakjából és az oldószer minőségéből adódnak. Az oldhatóság alapján megkülönböztetünk oldódó és nem oldódó, csak duzzadó fehérjéket. A fehérjék csak poláros oldószerekben oldódnak, mint pl. a víz, a glicerin, a hangyasav. Az oldódás azáltal következik be, hogy az oldószer-molekula jellegzetes kölcsönhatást alakít ki a fehérjével. Ehhez szükséges az, hogy kellő számú poláros csoport legyen a fehérjemolekulában; a molekulában lévő diszulfidhidak viszont az oldhatóságot jelentős mértékben csökkentik, ami magyarázza, hogy miért nem oldódnak a viszonylag nagy kéntartalmú fehérjék. Duzzadási folyamat indulhat meg olyan fehérjéknél, amelyekben sok szabad karboxil- és aminocsoport található, ezekhez ugyanis a poláros oldószerek elektrosztatikus kötőerőkkel kapcsolódhatnak. Az oldószer ionerősségének növelésével az oldhatóság nő. Semleges sók kis koncentrációban növelik az oldhatóságot, azonban egy meghatározott koncentráción túl az oldhatóság csökken, és bekövetkezhet a fehérje kicsapódása.

A fehérjék elektrokémiai tulajdonságait a felépítő aminosavak hasonló karaktere határozza meg, ezért a fehérjék amfoter jellegűek. Poliionoknak tekinthetők, amelyek töltésjellegét és mennyiségét a rendszer pH-ja jelentősen befolyásolja. Izoelektromos pontnak azt a pH-t nevezzük, ahol a pozitív és negatív töltések száma azonos, tehát a fehérje semleges molekulának tekinthető. Ezen a pH-n a fehérjék elektromos erőtérben sem a pozitív, sem a negatív pólus felé nem mozdulnak el. Az izoelektromos ponton a legkisebb a fehérje oldhatósága, legnagyobb a kicsapódási hajlama, a kisózódási és a kristályosodási lehetősége. A fehérjeoldatok viszkozitása az izoelektromos ponton a legkisebb.

3.2.3.2. A fehérjék kémiai reakciói, kapcsolódásai

Csapadékképző reakciók. A fehérjék oldataikból szerves oldószerekkel, nehézfémsókkal, ásványi- és bizonyos szerves savakkal kicsaphatók. A szerves oldószerek közül a legjobb fehérjekicsapó az aceton, a dioxán és az etil-alkohol. A nehézfémsók közül kicsapják a fehérjét az ólom-, a réz-, a higany-, az urán-, a vas- és a cinksók. Az ásványi savak mind alkalmasak a fehérje kicsapására, közülük leggyakrabban a sósavat, a salétromsavat és a foszforsavat használják erre a célra. A szerves savak közül kiváló fehérjekicsapó a triklór-ecetsav, a szulfo-szalicilsav és a pikrinsav.

A fehérjék színreakciói. A fehérjék számos színreakciója egy meghatározott aminosav jelenlétére vezethető vissza. E színreakciók közül több felhasználható a fehérjék mennyiségi, illetve minőségi meghatározására.

Fehérje–víz kapcsolódások. A víz különböző állapotban tud a fehérjékkel kapcsolódni. A szerkezeti és a fehérje belsejében lévő víz vagy a felületen erősen abszorbeált, vagy a fehérje speciális felületi helyein kötött vizet jelenti, amely 0,3 g lehet 1 g vízmentes fehérjére számolva. A fehérjék a vízzel a peptidkötéseken keresztül (dipól–dipól kölcsönhatás vagy hidrogénkötés) vagy az aminosav-oldalláncokon keresztül (ionizált, poláros, esetleg nem poláros csoportokkal) kötődnek.

A fehérje oldhatósága azonos pH és ionerősség mellett 0–40 °C közötti tartományban a hőmérséklet emelkedésével nő. Ha 40 °C felett a másodlagos és harmadlagos szerkezetet tartó erők szétesnek, denaturálódás következik be, ami aggregációval folytatódhat. Ez csökkenti a fehérjék oldhatóságát.

Fehérje–lipid kapcsolódások. A fehérjék és a lipidek közötti kapcsolódás igen gyakori az élővilágban. A fehérje és a lipid viszonylagos aránya széles határok közt változhat, a kapcsolódás általában hidrofób kölcsönhatásokkal jön létre, amikor az apoláros alifás lipidlánc és a fehérje apoláros részei között jön létre kapcsolat. A fehérje–lipid kapcsolódás védi a fehérjét a hődenaturációtól, egyrészt a lipid nagy hőkapacitása, másrészt a víz relatív távolléte miatt.

3.2.3.3. A fehérjék denaturálódása

A denaturálódáson a fehérje natív szerkezetének reverzíbilis vagy irreverzíbilis változását értjük, amely változatlanul hagyja a peptidkötéseket, de a diszulfidhidak felszakadása előfordulhat. Denaturálódást okoz minden olyan behatás, amely a hidrogénhíd, az ionkötés vagy a hidrofób kötés felbomlását idézi elő. A denaturáció megváltoztatja a fehérje tulajdonságait:

  • csökken az oldékonyság,

  • megváltozik a vízkötő kapacitás,

  • elvész a biológiai aktivitás,

  • megnövekszik az érzékenység a fehérjebontó enzimekkel szemben,

  • növekszik a belső viszkozitás, megszűnik a kristályosodási készség.

3.2.3.4. A fehérjék funkcionális tulajdonságai

A fehérjék funkcionális tulajdonságait azok a fizikai-kémiai tulajdonságok adják, amelyek hozzájárulnak az élelmiszerek megfelelő jellemzőinek kialakításához. A funkcionális tulajdonságoknak három fő csoportja van: hidratációs tulajdonságok, fehérje–fehérje kapcsolódások és felületi tulajdonságok. Az első csoportba olyan tulajdonságok tartoznak, mint a vízadszorpció és a vízvisszatartó képesség, a nedvesedés, a duzzadás, az adhéziós kapcsolódás, a diszpergálhatóság, az oldhatóság és a viszkozitás. A második csoportba azokat a tulajdonságokat soroljuk, amelyek bizonyos szerkezetek létrejötténél és stabilizálásánál fontosak (gélképződés, tésztaszerkezet kialakulása, szálas szerkezet). A harmadik csoport tulajdonságai a felületi feszültség, az emulzióképződés és a fehérjék habképző tulajdonságainak kialakításában játszanak szerepet.

3.2.3.5. A fehérjék csoportosítása

A fehérjék klasszikus felosztása Osborne nevéhez fűződik, aki a fehérjéket oldhatóságuk alapján csoportosította. Csoportosíthatjuk a fehérjéket kémiai összetételük alapján is; ezek szerint egyszerű fehérjének nevezzük azokat a fehérjéket, amelyeknek savas vagy enzimes hidrolizátumában csak aminosavak találhatók, összetett fehérjék pedig azok, amelyek hidrolizátuma az aminosavak mellett más anyagokat is tartalmaz.

Az egyszerű fehérjék lehetnek:

  • protaminok,

  • hisztonok,

  • albuminok,

  • globulinok,

  • prolaminok,

  • glutelinek,

  • vázfehérjék.

Az összetett fehérjék a prosztetikus csoport szerint lehetnek:

  • foszfoproteinek,

  • mukoproteinek,

  • kromoproteinek,

  • nukleoproteinek,

  • lipoproteinek.

Egyszerű fehérjék

Az albuminok desztillált vízben és híg sóoldatban oldhatók, ammónium-szulfát telített oldatából kicsapódnak. Igen elterjedtek mind állati, mind növényi szervekben (pl. a tejben). Az albuminok csaknem valamennyi fehérjealkotó aminosavat tartalmazzák. Izoelektromos pontjuk pH = 4–5 körül van. A globulinok az albuminokkal általában együtt fordulnak elő, szétválasztásuk a molekulatömeg alapján lehetséges. A globulinok nagyobb molekulatömegük révén oldataikból semleges sókkal könnyen kisózhatók, s a csapadék eltávolítása után az oldatban az albuminok maradnak vissza. A globulinok híg sóoldatokban, egyesek desztillált vízben is oldódnak. Ez utóbbiakat pszeudo- (ál-)globulinoknak nevezték el, szemben az eredeti, híg sóoldatban oldódó eu- (valódi-)globulinokkal. Az ismertebb globulinok közé tartozik pl. a β-laktoglobulin a tejben.

Összetett fehérjék

A foszfoproteinek nemfehérje része, az ortofoszforsav, észterkötéssel kapcsolódik a fehérjéhez a szerin vagy a treonin alkoholos hidroxilcsoportján keresztül. Sóoldatokban jól oldódnak. Az ismertebb foszfoproteinek közé tartozik a tej jellegzetes fehérjéje, a kazein. Ezek a fehérjék kalciumsóik formájában léteznek, feladatuk az újszülött, illetve a fiatal szervezet táplálása.

A lipoproteinek olyan összetett fehérjék, amelyeknek prosztetikus csoportja a lipidekhez tartozik. Oldhatóságuk alapján megkülönböztetünk zsíroldható lipoproteineket, amelyek zsírokban, olajokban és zsíroldó szerekben jól oldhatók, valamint vízoldható lipoproteineket, amelyek hidrofil tulajdonságokkal rendelkeznek. Az oldhatóságban mutatkozó eltérés a két összetevő térbeli elhelyezkedésével magyarázható: ha a fehérje a molekula külső részén helyezkedik el, akkor ez hidrofil karaktert ad a lipoproteinnek, amely vízben oldódni fog. Amennyiben a lipidkomponens helyezkedik el a molekula felszínén, lipofil tulajdonság lesz jellemző a lipoproteinre, és a molekula zsíroldhatóvá válik. A vízoldható lipoproteinek segítségével a vízben egyébként nem oldódó lipidek a tápcsatornából képesek felszívódni és a vér vagy nyirokáram segítségével a különböző szövetekbe eljutni. A lipoproteinek lipid komponense könnyen eltávolítható a molekulából, a prosztetikus csoport lehet glicerid, foszfatid, karotinoid vagy más lipidvegyület.

3.2.3.6. Élelmiszer-fehérjék átalakulása a feldolgozás és tárolás során

A legtöbb élelmiszerfehérje már mérsékelt hőhatásra denaturálódik, ami jelentős változást eredményez mind a biológiai, mind a funkcionális tulajdonságok alakulásában. A főzés inaktiválja az enzimeket, előidézhet nemkívánatos szín-, íz- és textúraváltozásokat, továbbá csökkentheti a vitamintartalmat. A legtöbb fehérjetoxin és antinutritív anyag viszont hőhatásra denaturálódik és ezáltal inaktiválódik. Az inaktiválás nedves állapotban végezve hatékonyabb; a hőkezelés módja lehet autoklávozás, sterilezés, sütés és extrúziós főzés.

Az aminosavak átalakulása a feldolgozás és tárolás során. A fehérjék hőkezelése az egyes aminosavak deszulfurálódásához, dezaminálódásához, izomerizációjához és egyéb kémiai átalakulásához vezethet. 115 °C feletti hőkezeléskor a cisztin és a cisztein részleges lebomlása kén-hidrogén, dimetil-szulfid és ciszteinsav képződéshez vezet. Dezaminálódás játszódik le 100 °C feletti hőkezelés során, amely elsősorban a glutamin és aszparagin amidcsoportjait érinti. Oxigén jelenlétében a hőkezelés során számolni kell a kéntartalmú aminosavak oxidációjával és a triptofán indolcsoportjának hasadásával. 200 °C feletti hőkezelés vagy a lúgos közegben való hőkezelés az L-aminosavak kisebb-nagyobb mértékű racemizációját okozhatja, aminek során D-aminosavak keletkezhetnek, amelyek nemcsak csökkentik a fehérje emészthetőségét és rontják biológiai értékét, hanem egészségkárosodást is okozhatnak. Hosszan tartó hőkezelés során gyűrűs származékok is keletkezhetnek, amelyek mutagén hatást fejthetnek ki. Alkalikus közegben végezve a hőkezelést, az arginin ornitinre, karbamidra, citrullinra és ammóniára bomolhat, a ciszteinből pedig rendkívül reaktív dehidroalanin képződik.

A feldolgozás és tárolás során létrejövő fehérje–fehérje kapcsolódások. Hőkezelés során létrejövő inter- és intramolekuláris kötések a lizin-, a cisztein- vagy az ornitin-oldalláncok és a ciszteinből keletkező dehidroalanin (DHA) között jönnek létre kondenzációval. A dehidroalanin a ciszteinből vagy a szerinből jön létre β-eliminációval; a vegyület rendkívül reakcióképes, ami a cisztein szabad szulfhidrilcsoportjával lantionin, a lizin ε-aminocsoportjával pedig lizinoalanin képződése közben hoz létre keresztkötéseket.

A keresztkötéseket az emésztőenzimek rendkívül nehezen tudják lebontani, ezért az ilyen fehérjék biológiai értéke kisebb, mint a natív, kezeletlen fehérjéé. Erélyesebb hőkezelés hatására a lizin ε-aminocsoportja, valamint a glutamin és az aszparagin amidcsoportja között jöhetnek létre keresztkötések. A fehérjében lévő lizin 15%-a képes így reakcióba lépni, ami jelentősen csökkenti a fehérje biológiai értékét.

A fehérjék oxidálóanyagokkal is reagálhatnak a termék előállítása során. Az aminosavak közül a kéntartalmú cisztin, cisztein és metionin, valamint a triptofán a legérzékenyebb az oxidációra. A metionint erős oxidálószerek metionin-szulfoxiddá, metionin-szulfonná oxidálják. A cisztin és a cisztein számos oxidációs terméke közül a mono- és diszulfoxidok és a cisztein-szulfénsav még vissza tud alakulni L-ciszteinné, a ciszteinsav és a cisztein-szulfinsav azonban már felhasználhatatlan az ember és az állat számára.

A fehérjék szénhidrátokkal is kapcsolatba léphetnek a feldolgozás és tárolás során. Ilyen kapcsolat lehet a nem enzimes barnulás vagy Maillard-reakció, amelynek során a létrejött termékek biológiai értéke kisebb. A reakció végtermékei, a melanoidinek, nehezen emészthető, nagy móltömegű komplexek, amelyek még mutagén hatást is mutatnak. Emellett aromakomponensek és barna színű pigmentek is kialakulnak, amik hozzájárulnak az élelmiszerek élvezeti értékének növeléséhez.

A feldolgozás és tárolás során jelentős változások történhetnek a funkcionális tulajdonságokban is. A funkcionális tulajdonságokra leginkább a fehérje másodlagos, harmadlagos és negyedleges szerkezetében bekövetkező változások vannak hatással. A pH vagy a sókoncentráció megváltoztatásával reverzíbilis aggregáció lép fel, és ezt a módszert előszeretettel alkalmazzák fehérjekészítmények előállítására és tisztítására. A víz részleges eltávolítása következtében fehérje–fehérje, fehérje–só és fehérje–szénhidrát kapcsolódások alakulhatnak ki, amelyek ugyancsak megváltoztatják a funkcionális tulajdonságokat. Enyhe alkalikus kezelés hatására proteinátok (fehérjesók) jönnek létre, amelyek vízben jól oldódnak, vízmegkötő képességük igen jó, és felületaktív tulajdonságaik is kiválóak. Mechanikai hatásokra a részecskék fajlagos felületének megváltozása következtében megnő a víz- és zsíradszorpció, a fehérje oldhatósága és habképző tulajdonsága az eredeti anyaghoz viszonyítva. Hőkezelés hatására megváltozik a fehérjék szerkezete, bekövetkezhet a peptidkötés hidrolízise és az aminosav-oldalláncok módosulása. Az oldalláncban lejátszódó változások és az ezt követő kondenzációs reakciók jelentős mértékben csökkenthetik a biológiai értéket.

Enzimek hatására jelentős változások mehetnek végbe a funkcionális tulajdonságokban is. Az élelmiszeriparban legtöbb esetben fehérjebontó enzimeket alkalmaznak a kedvezőbb fizikai és kémiai tulajdonságok elérése céljából. Ilyen módszer pl. a kazein kicsapása kimozinnal. Részleges proteolízissel javítani lehet a hődenaturált fehérjék emulgeáló és habképző tulajdonságait, valamint a fehérjék emészthetőségét.

3.2.3.7. A fehérjék kémiai-biokémiai változásai

A fehérjék és a belőlük hidrolízissel előállított aminosavak sokfélesége, az aminosavak átalakulásának lehetséges útjai rendkívül bonyolulttá teszik az élelmiszer-fehérjékben végbemenő változásokat. Ezen változások közül elsősorban azokkal foglalkozunk, amelyek a fehérjéket alkotó aminosavak oldalláncaiban mennek végbe. Röviden foglalkozunk a fehérje–fehérje, a fehérje–lipid és a fehérje–szénhidrát kölcsönhatásokkal, valamint a fehérje és a fitinsav között lehetséges reakciókkal.

Az aminosav-oldalláncok egyszerű átalakulásai közül az oxidatív átalakulások talán a legjellemzőbbek. Erélyes oxidatív hatásra először a kéntartalmú aminosavak oxidációja következik be, aminek során metioninból és ciszteinből metionin-szulfon és ciszteinsav jön létre. Triptofánból az indolgyűrű hasadását követően N-formil-kinurenin keletkezhet, és oxidatív változást szenvedhet a tirozin, a szerin és a treonin is.

Az élelmiszeripari gyakorlatban az erélyesebb oxidatív szerek alkalmazása ritka. A hidrogén-peroxidot alkalmazzák a tejiparban a sajtgyártás során, esetleg sütőipari célokra fehérjeizolátumok, illetve koncentrátumok fehérítésére, bár a peroxidok lisztjavító célú felhasználását ma már a legtöbb országban tiltják. A zsírsav-peroxidok a zsírtartalmú élelmiszerek természetes alkotórészei, amelyek a lipidek enzimes vagy nemenzimes oxidációja során keletkeznek. Az oxidáló hatást levegő jelenlétében elősegíti még az ionizáló sugárzás is.

A hidrogén-peroxid a tejipari kezeléseknél szokásos körülmények (0,2 mol, 50 °C, 30 perc) mellett fokozatosan oxidálja a kazein metioninját metionin-szulfoxiddá. A savófehérjék lényegesen érzékenyebbek az oxidációra, amelynek során metionin-, cisztein- és triptofán-tartalmuk is csökken. Riboflavin jelenlétében, ami szenzibilizáló színes vegyület, fotooxidáció léphet fel, amelyben a kéntartalmú aminosavak mellett a triptofán, a tirozin és a hisztidin is károsodik. Négynél alacsonyabb pH-nál csak a metionin és a triptofán oxidálódik. Az ionizáló sugárzásos kezelés hatására levegő jelenlétében ugyancsak hidrogén-peroxid keletkezik, ami a kéntartalmú aminosavak mennyiségének csökkenéséhez vezet. A γ-sugárzás a fehérjék radiolízisét eredményezheti, és az így keletkező illó kénvegyületek okozzák a besugárzott tej mellékízét. Oxidációra hajlamos lipidek jelenlétében kimutatható a metionin oxidációja szulfoxiddá, amely átalakulásban feltételezhetően a zsírsav-peroxid játszik szerepet. Pirrol oxigenázok hatására a triptofánból N-formil-kinurenin képződik, a tirozinból pedig a polifenil oxidázok révén dihidroxi-fenilalanin keletkezik. A kéntartalmú aminosav-oldalláncok oxidációjának lehetséges útjait a következő összeállítás mutatja:

Táplálkozási szempontból a ciszteinsav, a metionin-szulfon és a formil-kinurenin nem helyettesítheti a megfelelő aminosavakat. A szabad L-cisztin szulfoxidja, illetve diszulfid-oxidja, a cisztein-szulfénsav, valamint a metionin-szulfoxid részben hasznosulhat a szervezetben. Általánosságban azonban megállapítható, hogy az oxidatív változások csökkentik a fehérjék biológiai értékét.

Nagy nedvességtartalmú élelmiszerek magasabb hőmérsékletre való melegítésekor a cisztein számottevő mértékben elbomlik. A bomlás kéntartalmú vegyületek (kén-hidrogén, metil-merkaptán, dimetil-szulfid) képződésével jár együtt, amelyek nagymértékben befolyásolják az érzékszervi tulajdonságokat. A deszulfurizáció következtében olyan újabb, reakcióképes csoportok keletkeznek, amelyek további reakciók kiindulópontjai lehetnek.

Főleg lúgos kezelés hatására a fehérjét alkotó aminosavak izomerizációja is bekövetkezhet. A racemizáció lúgos közegben D-aminosavakat eredményezhet. A száraz fehérje hevítése (pl. pörkölés) szintén okozhat izomerizációt, ami legnagyobb mértékben az aszparaginsavnál, a glutaminsavnál, az alaninnál és a lizinnél tapasztalható. Hosszabb hőkezelés során kisebb molekulatömegű peptidek és D-aminosavak is keletkezhetnek. Ezen átalakulások általában gátolják a proteolízist és rontják a fehérje biológiai értékét.

A polipeptidláncok reakcióképes csoportjai révén lehetőség van a fehérjék közötti reakciók, kölcsönhatások fellépésére is. A reakciók révén kialakuló keresztkötések gátolják a proteolízist és ezen keresztül csökkentik a fehérjék táplálkozási értékét.

A fehérje–fehérje keresztkötések a fehérjék előállítása és feldolgozása során is kialakulhatnak. A plazmaalbumin hevítésekor a glutamin és a lizin-oldallánc között ammónia felszabadulása közben keresztkötés alakul ki, ami csökkentheti a lizin hasznosíthatóságát.

A fehérjék lúgos kezelése során keletkező új származékok közül legnagyobb gazdasági jelentőséggel a lizinoalanin bír: az első ízben szójaizolátumban kimutatott vegyület prekurzora a cisztein lebomlásából keletkező dehidroalanin.

A fehérjék különböző technológiai körülmények hatására kapcsolatba léphetnek a szénhidrátokkal (Maillard-reakció), a lipidekkel, a polifenolokkal, a fitinsavval és egymással is, ami sok esetben jelentős mértékben csökkenti a fehérje biológiai értékét és a szervezetbeli hasznosulását.

3.2.3.8. A tejfehérje

A tejfehérje és a fehérjeellátás

A fejlődő országok lakosságának 25–30%-a hiányosan ellátott fehérjével. Egyedül Dél- és Délkelet-Ázsiában több millió ember nem kapja meg a napi szükséges fehérjemenynyiséget. Ez azért meglepő, mert a világ lakosságának éves fehérjeszükséglete 60–70 millió tonna, és a világ éves fehérjetermelése 80 és 190 millió tonna közöttire becsülhető, állati fehérjéből pedig az éves igény 22 millió tonnára tehető. Bár a tehén nem igazán hatékonyan használja fel az energiát, figyelembe kell azonban venni azt is, hogy a tehén olyan területeket – legelőket – hasznosít tejtermelésre, amelyek más célra nehezen volnának használhatók. Ennek ellenére az összes háziállat közül a tehén használja fel leghatékonyabban a takarmány energiáját akkor, amikor állati fehérjét – tejet – állít elő. A tehénnek négy hektár legelő szükséges 1000 kg tejfehérje előállításához, míg a sertésnek ugyanennyi állati eredetű fehérje előállításához 14 hektárra van szüksége.

A kívánatos napi fehérjebevitel az embernél 0,9 g testtömegkilogrammonként, másképp kifejezve 7,2–8,4 g/1000 kJ, ami 60–70 g-ra tehető személyenként és naponta. Ez azokra az emberekre vonatkozik, akik könnyű testi munkát végeznek, azoknál az embereknél viszont, akik nehéz fizikai munkát végeznek, ennél nagyobb napi fehérjeszükséglettel kell számolni. A napi állati eredetű fehérjeszükségletet 40 g-ra becsülik, és 16 g-ot említenek minimumként. A minimális fehérjeszükségletet 0,6 g-ban határozták meg testtömeg kilogrammonként, vegyes táplálkozás esetén, ami kb. 50 g személyenként és naponta.

Fejlett országokban a napi fehérjefogyasztás 90–110 g, amiből 37–70 g az állati fehérje, melynek felét a tejfehérje teszi ki. A fejlődő országokban ezzel szemben a fehérjefogyasztás 50 g fejenként és naponta, ebből 5–9 g tekinthető állati eredetűnek. A fejlett ipari országokban az összes elfogyasztott fehérje 55–70%-a állati eredetű, míg ugyanez az arány a fejlődő országokban csak 20% (3.2.1. ábra). Ha azokat az országokat, amelyek nem rendelkeznek elegendő fehérjével, ellátnánk azzal a tejfehérjetöbblettel, ami a fejlett államok többlettermelése, a szegény országok élelmiszereit kiegészítve ezzel a mennyiséggel a hiányt pótolni lehetne. A fehérje optimális részesedése a szervezet energiaellátásából 15%, a 10%-nál kisebb arány pedig már nem kívánatos.

3.2.1. ábra - A növényi és állati eredetű fehérjék fogyasztása különböző országokban

A növényi és állati eredetű fehérjék fogyasztása különböző országokban


A fejlett országokban az emberek a szükségesnél több fehérjét fogyasztanak, és itt nincs probléma az állati eredetű fehérjeellátással sem, azonban míg a zsír mennyisége az elmúlt években nőtt, a fehérje mennyisége nem változott a fogyasztott energián belül. A tejfehérje jelentős mennyiségben járul hozzá a szervezet fehérjeellátásához, mert fél liter tejjel a napi fehérjemennyiség 20–25%-át, a napi javasolt állati eredetű fehérje mennyiségének pedig 40–45%-át ki lehet elégíteni. A statisztikák azt mutatják, hogy a fejlett országokban a tejfehérje 20–30%-át teszi ki az összes fehérjének és 40%-át az állati eredetű fehérjének az emberek táplálkozásában. A fejlődő országokban az összes elfogyasztott fehérjének csak 5%-a a tejfehérje. Az állati eredetű fehérjét célszerű tej és tejtermék formájában fogyasztani, mert ezeknek nagy a kalcium- és a B-vitamin-tartalma. A teljes tej zsír és fehérje aránya kiegyensúlyozott. A tej átlagos fehérjetartalma 3,3%, a fehérje energiatartalma pedig 15,6 kJ grammonként. A teljes tej energiatartalmának 22%-a, míg a fölözött tej energiatartalmának 40%-a származik a fehérjéből.

A tej fehérjetartalma

A tehéntej átlagos fehérjetartalma 3,4–3,5%. A tej összes nitrogéntartalmának kb. 5%-a, 30 mg/100 cm3 nem-fehérje nitrogén, mint amilyenek a szabad aminosavak, a karbamid, a kreatinin stb. A tej nem-fehérje nitrogén (a továbbiakban NPN) tartalma 16 és 47 mg/100 cm3 között változik. A tág határ a tej karbamidtartalmának köszönhető, amely függ a vér karbamidtartalmától, a karbamid ugyanis az NPN-anyagok felét teszi ki a tehéntejben.

A tej nitráttartalma 0,3–0,8 mg/100 cm3 között van. Az erősen nitrogénműtrágyázott területen termelt takarmány növelni fogja a tej nitráttartalmát. Ez a mennyiség azonban még mindig alacsonyabb, mint ami az ivóvízben megengedett, tehát a tej nitráttartalma nem veszélyes az egészségre.

A tej valódifehérje-tartalma, az összes fehérjéből levonva az NPN-t, átlagosan 3,3%. A tejfehérje különböző frakciókból áll, amelyek közül a kazein a tejfehérje 80, míg a savófehérjék a tejfehérje 20%-át teszik ki. A kazein négy frakcióra bontható: α-, β-, γ- és κ-kazeinre. A β- és a γ-kazein aminosav-szekvenciájából megállapítható, hogy a γ-kazein a β-kazeinből származtatható. Az α-kazein további alosztályokba osztható, mint amilyenek az αs0, az αs1 és az αs2 kazein, és egy újabb kazeinfrakcióról, nevezetesen a λ-kazeinről is beszámoltak. Nagyszámú kazeinmolekula együtt alkotja a kazeinmicellát, amelynek átmérője 100–250 mikrométer, ami magába zárja a kalciumot, a foszfátot és a citrátot is. A kazeinkomplex átlagos kalciumtartalma 2,9, foszfortartalma 0,8%. Az egyes kazeinfrakciók jelentős mértékben különböznek a foszfortartalomban. Az α- és β-kazein 1,0 és 0,6% foszfort tartalmaz, míg a κ- és γ-kazein foszfortartalma 0,2 és 0,1%. A foszfortartalom a micella stabilitásában játszik jelentős szerepet.

A tej fő savófehérje-frakciója a szérumalbumin, a β-laktoglobulin, az α-laktalbumin és a globulinok. A proteóz-pepton frakció, amely 11% szénhidrátot tartalmaz, és ellentétben a többi savófehérje-frakcióval, nem csapódik ki 100 °C-ra felmelegítve, miután pH = 4,7-re savanyították, szintén a savófehérje részének tekinthető. Az ismertetett fehérjefrakciókon kívül sok változat és fenotípus fordul elő, amelyek aminosav-összetételükben és egyes tulajdonságaikban különböznek egymástól, így a tejfehérje-komponensek több mint 50-re tehetők.

Néhány fehérjeváltozatot genetikai variánsnak tekintenek, mert a különböző populációkban különböző mennyiségben fordulnak elő, és vannak olyan genetikai variánsok is, amelyek egyes populációkban egyáltalán nem is fordulnak elő. Ezen variánsok egy részéről azt feltételezik, hogy genetikailag egy másik tejkomponenssel vagy tejtulajdonsággal vannak kapcsolatban, mint amilyen pl. a hőstabilitás, az oltós alvadási készség vagy a tőgygyulladással szembeni ellenálló képesség. A 3.2.2. táblázat a tej fehérjefrakcióit, azok átlagos koncentrációját és szélsőértékeit mutatja. Az adatok nagyszámú irodalmi adat átlagai. A táblázatban a fő fehérjefrakciók variánsai is megtalálhatók.

3.2.2. táblázat - A tej fehérjefrakciói

Fehérjefrakció

Variánsok

Százalék a tejfehérjében

Százalék a kazeinben, illetve savófehérjében

átlag

(%)

szélsőértékek (%)

átlag

(%)

szélsőértékek (%)

αs-kazein

A, B, C, D

43,5

35–63

54,2

48–60

κ-kazein

A, B

10,7

8–15

13,3

7–21

β-kazein

A1, A2, A3, B, Bz, (B12), C, D, E

24,2

19–35

30,1

26–40

γ-kazein

A1, A2, A3, B

2,0

1–3

2,5

2–4

Kazein

80,3

76–86

100

Szérumalbumin

0,9

0,5–1,3

4,6

2–8

β-laktoglobulin

A, B, C, D, Dr

9,6

7–14

48,7

44–59

α-laktalbumin

A, B, C

3,7

2–5

18,8

17–22

Globulinok

IgG, IgM, IgA

2,2

1–4

11,2

8–17

Proteóz-pepton

4 frakció

3,3

2–6

16,8

10–19

Savófehérje

19,7

14–24

100


Az IgG1, a globulinok fő fehérjefrakciója, 1,2–3,3%-ban fordul elő a tejfehérjében. A többi globulin koncentrációja a következő: IgG2 0,2–0,7%, IgA 0,2–0,7% és IgM 0,1–0,7%. A kolosztrum globulintartalma jelentősen nagyobb, mint az érett tejé. A kis mennyiségben előforduló tejfehérjék közül említést érdemel a laktoferrin, amely egy glikoprotein két vasatommal, amelyet korábban vörös fehérjének is hívtak. A laktoferrin nagyon alacsony koncentrációban (0,2 mg/100 cm3) fordul elő a tehéntejben, lényegesen nagyobb a koncentrációja a kolosztrumban és tőgygyulladás után a tejben. A laktoferrin bakteriosztatikus tulajdonságokkal is rendelkezik.

A tejfehérje aminosav-összetétele

A 3.2.3–3.2.5. táblázat a tejfehérje és fő frakciói aminosav-összetételét mutatja. Az adatok nagyszámú publikációk eredményeit tartalmazzák. A táblázatokban az adatok az egyes aminosavak százalékos mennyiségét mutatják 16 g nitrogénre vagy 100 g fehérjére vonatkoztatva. A tejfehérje viszonylag gazdag esszenciális aminosavakban. Az egyes fehérjefrakciók között jelentős különbségek vannak, amelyek nyilvánvalóak, ha összehasonlítjuk a kazein és a savófehérje aminosav-összetételét. 100 g savófehérje átlagos esszenciálisaminosav-tartalma 50,9 g, ami sok treonint, lizint, izoleucint és triptofánt tartalmaz. A kazeinnél ez csak 45,1 g/100 g ugyanezekből az aminosavakból. 100 g savófehérje átlagosan 2,8 g cisztint tartalmaz.

3.2.3. táblázat - A tejfehérje, a kazein és a savófehérje aminosav-összetétele

Aminosavak

Mennyiség (g/100 g fehérje)

összes fehérje

összes kazein

összes savófehérje

Triptofán (Trp)

1,4

1,4

2,1

Fenilalanin (Phe)

5,2

5,1

3,8

Leucin (Leu)

10,4

10,4

11,1

Izoleucin (Ile)

6,4

5,7

6,8

Treonin (Thr)

5,1

4,6

8,0

Metionin (Met)

2,7

2,8

2,4

Lizin (Lys)

8,3

8,3

9,9

Valin (Val)

6,8

6,8

6,8

Hisztidin (His)

2,8

2,9

2,2

Arginin (Arg)

3,7

4,0

3,0

Cisztin (Cys)

0,9

0,3

2,4

Prolin (Pro)

10,1

11,2

5,2

Alanin (Ala)

3,5

3,1

5,0

Aszparaginsav (Asp)

7,9

7,3

11,3

Szerin (Ser)

5,6

5,8

5,2

Glutaminsav (Glu)

21,8

23,0

19,2

Glicin (Gly)

2,1

2,1

2,2

Tirozin (Tyr)

5,3

6,0

3,5


3.2.4. táblázat - Az egyes kazeinfrakciók aminosav-összetétele

Aminosavak

Mennyiség (g/100 g fehérje)

αs-kazein

β-kazein

γ-kazein

κ-kazein

Trp

2,0

0,7

1,2

1,2

Phe

4,9

5,6

5,8

3,7

Leu

8,7

11,8

12,1

6,2

Ile

6,1

5,5

4,4

7,5

Thr

3,9

4,9

4,6

8,6

Met

2,7

3,4

4,0

1,5

Lys

8,9

6,4

6,3

6,4

Val

6,1

10,1

10,7

6,6

His

2,9

3,1

3,7

2,0

Arg

4,0

2,8

1,8

3,6

Cys

0,4

0

0

1,2

Pro

8,9

17,2

17,8

13,0

Ala

4,2

2,4

2,4

8,7

Asp

8,5

5,0

4,1

7,9

Ser

7,1

7,5

5,7

7,9

Glu

22,5

22,3

22,5

18,7

Gly

3,5

2,5

1,7

2,1

Tyr

7,5

2,7

3,5

6,7


3.2.5. táblázat - Az egyes savófehérje-frakciók aminosav-összetétele

Aminosavak

Mennyiség (g/100 g fehérje)

szérumalbumin

β-laktoglobulin

α-laktalbumin

összes globulin

Trp

0,7

2,2

6,6

3,0

Phe

6,5

3,5

4,4

4,2

Leu

12,1

15,3

11,6

10,2

Ile

2,7

6,7

6,8

3,8

Thr

5,7

5,4

5,5

9,9

Met

0,8

3,1

1,0

1,3

Lys

12,6

11,7

11,4

6,5

Val

5,8

5,9

4,8

9,6

His

3,9

1,7

2,9

2,9

Arg

5,8

2,8

1,1

4,1

Cys

5,4

2,5

5,9

3,2

Pro

4,6

4,6

1,6

9,9

Ala

5,9

7,0

2,1

5,0

Asp

10,9

11,2

18,6

9,7

Ser

4,1

4,5

5,0

7,5

Glu

16,1

19,2

12,8

12,7

Gly

1,8

1,4

3,7

4,8

Tyr

5,0

3,8

5,2

6,1


Az egyes kazeinfrakciók jelentősen eltérnek aminosav-összetételükben. A β- és γ-kazein 48,4 és 49,1 g esszenciális aminosavat tartalmaz 100 g fehérjében, és ezért gazdagabbak esszenciális aminosavakban, mint a αs- és κ-kazein, ahol az esszenciális aminosavak összes mennyisége csak 43,3 és 41,7 g 100 g fehérjében. A β- és γ-kazein kitűnik magas leucin- és valintartalmával, az α-kazein viszonylag nagy mennyiségben tartalmazza a lizint és a triptofánt, a κ-kazein pedig gazdag izoleucinban és treoninban. Az α- és a β-kazein nem tartalmaz cisztint.

A β-laktoglobulin és az α-laktalbumin teszi ki a savófehérje megközelítően 80%-át. Gazdagok esszenciális aminosavakban, amelyek mennyisége 53,8 és 52,1 g ezekből az aminosavakból 100 g fehérjére vonatkoztatva. Az összes albuminfrakciónak magasabb a lizin- és a leucintartalma.

Az összes természetes eredetű fehérje közül az α-laktalbuminnak van a legnagyobb triptofántartalma. Említésre méltó a metionin magas koncentrációja a β-laktoglobulinban, a fenilalaniné a szérumalbuminban, továbbá a valiné és a treoniné a globulinokban. Az α-laktalbumin és a szérumalbumin viszonylag nagy mennyiségben tartalmazza a cisztint. Nincsenek megbízható adatok a többi savófehérje cisztintartalmáról.

Sokan vizsgálták az egyes kazein- és savófehérje-frakciók aminosav-összetételét, és ugyancsak vizsgálták a proteóz-pepton valamint a laktoferrin aminosav-összetételét is. Az αs1-kazein B, a β-kazein A1, a κ-kazein B, a β-laktoglobulin A és az α-laktalbumin B fehérjék aminosav-szekvenciáját is meghatározták.

Mivel az egyes fehérjefrakciók évszak szerinti változatosságot mutatnak, az összes fehérje aminosav-összetételét is befolyásolja az évszak. Arra a következtetésre jutottak, hogy az aminosav-összetételt befolyásolja a környezet hőmérséklete is, ugyanis a melegebb hónapokban az állatok kisebb fehérjetartalmú tejet termelnek nagyobb esszenciálisaminosav-tartalommal.

Az anyatej fehérjetartalma

Az érett anyatej átlagos fehérjetartalma 1,0–1,2%, ahol a szélsőértékek 0,8–2,0%. Az anyatejben a fehérje energiatartalma 13%, míg a tehéntejben ez az érték 20% körül van. Az anyatej fehérjetartalma közvetlenül a szülés után sokkal nagyobb, mintegy 5%, az átmeneti tejben pedig 2%. A csecsből fejt tej fehérjetartalma koraszülés esetén elérheti a 15–20%-ot, és a zsír- és energiatartalom is nagyobb ebben a tejben. Azon anyák, akik fehérjében gazdag élelmiszereket fogyasztanak, nagyobb összesfehérje-, valódifehérje- és NPN-tartalmú tejet választanak el, mint a fehérjében szegény étrenden élők, bár a tej fehérjetartalmát a fehérjeszegény étrend csak kissé csökkenti. A fejlődő országokban beszámoltak arról, hogy az anyatej fehérjetartalma csökken a laktáció folyamán. Az anyatej zsír-, laktóz- és fehérjetartalmának változását a laktáció folyamán a 3.2.2. ábra mutatja.

3.2.2. ábra - Az anyatej zsír- laktóz- és fehérjetartalmának változása a laktáció folyamán

Az anyatej zsír- laktóz- és fehérjetartalmának változása a laktáció folyamán


Az anyatej fehérjetartalma lényegesen eltér a tehéntejétől. A kérődzők tejében a kazein a domináns fehérje, míg az egyéb tejekben a savófehérje fordul elő nagyobb mennyiségben. Az anyatej kazeintartalma 20–30%, amelynek megfelelően savófehérje-tartalma 70–80%. A kazein-savófehérje arány a tehéntejben 4:1, az anyatejben pedig 0,3:1. Az NPN-frakció aránya az összes fehérje százalékában az anyatejben különösen magas, kb. 25%, ahol a szélsőértékek 20 és 40%. Az NPN-anyagoknak kb. 50%-a karbamid, de a szabad aminosavak koncentrációja is többszöröse a tehéntejben mértének. Különösen nagy (3,8–4,0 mg/100 cm3) az anya kolosztrumának és tejének szabadtaurin-tartalma, ami azért jelentős, mert ez az aminosav csak igen kis koncentrációban van jelen a tehéntejben (0,125 mg/100 cm3). A kolosztrum NPN-tartalma 90 mg/100 cm3, az átmeneti tejé 50 mg/100 cm3, az érett tejé pedig aránylag állandó szinten maradva a laktáció folyamán 32 mg/100 cm3.

H2N–CH2–CH2–SO3H (taurin)

A fehérjefrakciók mennyisége és aránya is teljesen különbözik az anyatejben és a tehéntejben. A kazein az anyatejben heterogén, főként β-kazeint tartalmaz, amelynek összetétele hasonló a tehéntej β-kazeinjéhez és nagyszámú genetikai variánsa van. Ugyanezt lehet elmondani az α-kazeinről is. A glikoprotein κ-kazeinnek szintén számos genetikai variánsa van. A kazein összetétele jelentősen változik a laktáció folyamán. Az anyatej legfontosabb fehérjéje a savófehérjék közé tartozó α-laktalbumin, amely 10–25%-át teszi ki az összes fehérjének. Az α-laktalbumin összetétele hasonló az anyatej- és a tojásfehérje-lizoziméhez. A β-laktoglobulin nem fordul elő az anyatejben, ezért ennek kis koncentrációja az anyatej tehéntejjel való hamisítására utal, tehát a β-laktoglobulint az anyatej tehéntejes hamisításának kimutatására lehet felhasználni, poliakrilamid gélelektoforézist vagy izoelektromos fókuszálást alkalmazva. Az anyatej nagy koncentrációban tartalmaz laktoferrint. Mennyisége az érett anyatejben 0,1–0,2%, ami tízszer több, mint a tehéntejben. A kolosztrum laktoferrin tartalma 0,5%.

Az immunglobulinok az összes fehérje 10%-át teszik ki az anyatejben. Az immunglobulinok fő frakciója, az IgA, 0,1% mennyiségben, míg az IgG 3 mg/100 cm3, az IgM pedig 2 mg/100 cm3 koncentrációban van jelen az anyatejben. Az immunglobulinok koncentrációja a kolosztrumban lényegesen nagyobb, mint az érett tejben. A szérumalbumin mennyisége 5% az összes fehérjén belül, és koncentrációja csaknem konstans a laktáció folyamán.

A felsoroltakon kívül az anyatejből kimutattak még négy proteóz-pepton frakciót, a B12-vitamin-kötő fehérjét, β2 mikroglobulint, kortikoszteroid-kötő globulint, galaktotermint, ceruloplazmint és transzferrint. Az anyatej és főként a kolosztrum nagyon sok olyan globulint tartalmaz, amely nem fordul elő a tehéntejben.

A 3.2.6. táblázat az anyatej összes fehérjéje és kazeinje aminosav-összetételét mutatja. Nincs nagy különbség az anyatej és a tehéntej esszenciálisaminosav-tartalma között, ugyanis az egyik 46,4, a másik 46,3 g-ot tartalmaz 100 g fehérjében. Ugyanezek az értékek kazeinre 44,7 és 45,1 g/100 g fehérje. Az anyatej fehérjéje kicsivel több leucint és triptofánt és kissé kevesebb lizint tartalmaz, mint a tehéntej. Az anyatej kazeinje szintén kicsivel több leucint tartalmaz, de a fenilalanin és a lizin mennyisége nem sokkal kisebb, mint a tehéntejben. Mivel a kazein és a savófehérje aránya jelentősen különbözik az anyatejben és a tehéntejben, ezért a kéntartalmú aminosavak aránya, a metionin:cisztin arány, jelentősen különbözik az anyatejben (0,7:1) és a tehéntejben (2,7:1). Ugyanez vonatkozik a két aromás aminosavra, a fenilalaninra és a tirozinra is. Arányuk az anyatejben 1,3:1,0, a tehéntejben pedig 2,0:1,0.

3.2.6. táblázat - Az anyatej összesfehérje- és kazeintartalmának aminosav-összetétele

Aminosavak

Koncentráció (g/100 g fehérje)

összes fehérje

összes kazein

Trp

2,1

1,6

Phe

5,0

4,4

Leu

11,5

12,3

Ile

6,6

6,5

Thr

5,2

4,8

Met

2,1

2,4

Lys

7,1

6,4

Val

6,8

6,3

His

2,6

2,6

Arg

4,6

3,4

Cys

1,9

0,8

Pro

9,8

12,5

Ala

4,5

3,4

Asp

9,5

8,6

Ser

5,8

4,8

Glu

20,3

23,0

Gly

3,0

1,7

Tyr

5,4

5,9


Az anyatej kazeintartalma kevesebb esszenciális aminosavat tartalmaz, mint az összes fehérje. A felsoroltakon túl ismert még az anyatej αs-, β- és κ-kazeinjének, az α-laktoglobulinnak, a laktoferrinnek és a proteóz-pepton frakciónak az aminosav-összetétele, és a β-kazein, valamint a transzferrin aminosav-szekvenciáját is meghatározták.

A tejfehérje szerepe az emésztésben

A fehérje táplálkozási értéke. Kémiai, biológiai és mikrobiológiai módszerek segítségével nagyon sok indexet kidolgoztak a fehérje minőségének meghatározására, amelyek alapján a különböző fehérjéket egymással össze lehet hasonlítani. A mindennapi gyakorlatban a következő indexeket használják:

  • A biológiai érték az a szám, amely megmutatja, hogy a fejlődő szervezet 100 g táplálék fehérjéből hány g fehérjét tud a szervezetébe beépíteni. Vonatkoztatási alapnak a tojásfehérjét választották, amelynek biológiai értéke 100. A szervezet fehérjeszükséglete ezért kevesebb magasabb biológiai értékű fehérjével elégíthető ki, míg alacsonyabb biológiai értékű fehérjéből többet kell elfogyasztani. Ugyanez vonatkozik a nitrogénegyensúlyra is.

  • A nettó fehérjehasznosulás vagy NPU a biológiai értékhez hasonló, rendszerint állatkísérletekkel határozzák meg.

  • A fehérjehatékonysági hányados (PER) a növekedésre vonatkozik: az a testtömeg-gyarapodás, amelyet az állat 1 g fehérje elfogyasztása után produkál. Kísérletek történtek arra vonatkozóan, hogy a PER-értéket az aminosav-összetételi adatokból határozzák meg, regressziós egyenletek alkalmazásával.

A 3.2.7. táblázatban a tejfehérje és egyéb élelmiszer-fehérjék biológiai értékét, PER- és NPU-adatait hasonlítjuk össze. Az adatok azt mutatják, hogy a tejfehérje táplálkozási értéke csak kissé alacsonyabb a tojásfehérjéénél. Világos különbség mutatkozik a kazein és a laktalbumin között is, ugyanis az utóbbinak a legnagyobb a biológiai értéke az összes tejfehérje közül, sőt biológiai értéke még a tojásfehérjénél is nagyobb. Míg laktalbuminból csak 14,5 g szükséges az ember napi esszenciálisaminosav-szükségletének kielégítéséhez, addig ez az érték tojásalbuminból 17,4 g, tejfehérjéből pedig 28,4 g. A laktalbumin ezért a legnagyobb biológiai értékű fehérjének tekinthető, bár részesedése az összes fehérjén belül csak mintegy 20%. A kazein táplálkozási értéke a legkisebb, de a két fehérje kombinálásával lényegesen megnő a keverék biológiai értéke. Egy patkányokkal végzett kísérletben a savófehérje nagyobb testtömeg-növekedést eredményezett, mint a kazein. Egy másik kísérletben a 12% savófehérje kiegészítést kapott patkányok ugyanolyan testtömeg-növekedést produkáltak, mint a 20% kazeint fogyasztók. A kazein PER-számát általában 2,5-nek tekintik, de egyes kísérletek azt mutatják, hogy elérheti a 3,2-et is. A savófehérjék közül az α-laktalbumin 4,0, a β-laktoglobulin pedig 3,5 PER-értékkel rendelkezik.

3.2.7. táblázat - A tejfehérje és egyéb élelmiszer-fehérjék táplálkozási értéke

Élelmiszerfehérje

Biológiai érték

PER-érték

NPU-érték

Teljes tojás

100

3,8

94

Tehéntej

91

3,1

82

Kazein

77

2,9

76

Laktalbumin

104

3,6

92

Marhahús

80

2,9

73

Burgonya

71

-

-

Szójafehérje

74

2,1

61

Rizs

59

2,0

57

Búza

54

1,5

41

Bab

49

1,4

39


A fehérje minősége még a következő módokon is kifejezhető:

  • Az esszenciális és a nem esszenciális aminosavak arányával vagy az esszenciális és a nem eszszenciális nitrogénnel. Ez az érték a tojásfehérjére 3,22, a tejfehérjére 3,20, a szójafehérjére pedig 2,58.

  • Az esszenciálisaminosav-index (EAA) a fehérje kémiai analízisén alapszik. A tojásfehérje EAA-indexe 100, a tejfehérjéé pedig 90.

  • A kémiai érték (chemical score, CS) szintén az egyes fehérje esszenciális aminosav-tartalmán alapszik. Tejfehérjére ez az érték 81, savófehérjére 87, a FAO által ajánlott referencia fehérjéhez viszonyítva a savófehérje CS értéke 103–109.

  • A laktalbumin és a kazein patkánykísérlettel meghatározott relatív táplálóértéke 100 és 90, ami azt mutatja, hogy a kazein értéke nagyobb, mint ahogyan előzetesen meghatározták.

  • A laktalbumin relatívfehérje-értéke 0,9, a kazeiné 0,72, a bab fehérjéé pedig 0,33.

  • A nettófehérje-arány (NPR) a tojásfehérje esetében 5,0, a tejfehérje esetében 4,0 (a kazeiné 3,7, a laktalbuminé 4,3), a szójafehérjéé pedig 2,6.

  • A relatív fehérjehasznosításnál (RNU) a laktalbumint tekintik referencia fehérjének, amelynek RNU-értéke 100. Ez az érték a kazein esetében 87, a szójafehérjénél pedig 70.

  • A plazma szabadaminosav-tartalma, valamint a plazma karbamidtartalma szintén alkalmazható a fehérje táplálkozási értékének megállapítására.

  • A felsoroltakon kívül még számos paramétert fel lehet használni a fehérje táplálkozási értékének meghatározására. Ilyen például a fehérje emészthetősége. Egy sertésekkel végzett kísérletben a tejfehérje emészthetőségét 85%-nak, a szójafehérjéét pedig csak 57–67%-nak találták.

  • Olyan mikroorganizmusokat is használnak a fehérje biológiai értékének meghatározására, amelyek aminosav-szükséglete hasonló az emberéhez. Így pl. használják a Tetrahimena piriformist, amellyel a fehérje biológiai értékének meghatározása gyors és olcsó, és az eredmények jól egyeznek a tényleges biológiai értékkel.

Bármelyik értékelést is választjuk, egyértelműen kitűnik, hogy a tejfehérje lényegesen értékesebb, mint a növényi fehérje. Ennek részben az is az oka, hogy a növényi fehérje kevésbé emészthető, mint az állati fehérje, mivel ez utóbbit a tripszin és a pepszin könnyebben hidrolizálja, mint a növényi fehérjéket.

A fehérje tökéletes hasznosulásához megfelelő mennyiségű energiát is biztosítani kell, ugyanis ha nem áll rendelkezésre megfelelő energia, a fehérje egy része energianyerésre használódik fel. Egy emberekkel és egy patkányokkal végzett kísérlet bizonyította, hogy a kazeinhasznosulás jobb volt akkor, amikor megfelelő mennyiségű energia állt rendelkezésre.

A húsfehérje biológiai értéke alacsonyabb, mint a tejfehérjéé annak ellenére, hogy a húsfehérje lizintartalma nagyobb, mint a tejfehérjéé. Ennek oka az aminosav-szekvenciában keresendő, ugyanis a húsfehérjénél olyan a lizin környezete, ami csökkenti a lizin hozzáférhetőségét a tejfehérjéhez képest.

Azt is meg kell említeni, hogy a tejfehérje sokkal olcsóbb, mint az egyéb állati eredetű fehérjék. A statisztikai elemzések azt mutatták, hogy a tejfehérje az összes fehérjefogyasztás 20%-át teszi ki, holott ennek ára csak 15%-a az összes elfogyasztott fehérjének. Németországban egységnyi mennyiségű hal vagy tojásfehérje ára két-háromszorosa, a húsfehérjéé pedig négy-hatszorosa a tejfehérjéének. Az Egyesült Államokban egy egység földimogyoró vagy búzalisztfehérje ára több, mint a sovány tejpor fehérjéé. Egy egység marhahúsfehérje ára tízszeresébe kerül egy egység tejfehérje árának, és a sovány tej tejfehérjéje csak alig kerül valamivel többe, mint a szójafehérje. A fentiek miatt a különböző fehérjékre gazdaságiélelmiszerérték-index bevezetését javasolják, amelyben nemcsak a fehérje táplálkozási értékét, hanem az árát is figyelembe vennék. Zsírmentes tejporon vagy savófehérje-koncentrátumon alapuló komputerprogramokat is kifejlesztettek élelmiszerek előállítására, amelyek nemcsak a fehérje esszenciálisaminosav-tartalmát, hanem a fehérje árát is figyelembe veszik.

Esszenciálisaminosav-ellátás. Az aminosavak közül a triptofán, a fenilalanin, a leucin, az izoleucin, a treonin, a metionin, a lizin és a valin tekinthető felnőtt ember számára esszenciálisnak. A hisztidint nem tekintjük esszenciális aminosavnak, ugyanis az emésztő traktusban élő mikroorganizmusok egészséges embernél szintetizálni tudják. Az emberi szervezet számára minimálisan szükséges esszenciális aminosavak mennyiségét többen meghatározták. A 3.2.8. táblázat a felnőtt ember minimális napi esszenciálisaminosav-szükségletét mutatja, és tartalmazza a napi szükséglet kielégítéséhez szükséges tej mennyiségét is.

3.2.8. táblázat - A felnőtt napi átlagos esszenciálisaminosav-igénye és az annak kielégítéséhez szükséges tej mennyisége

Esszenciális aminosav

Minimális mennyiség (g)

1 dm3 tej tartalma

(g)

A kielégítéshez szükséges napi tejmennyiség (dm3)

Trp

0,25

0,5

0,5

Phe + Tyr

1,1

3,5

0,3

Leu

1,1

3,4

0,3

Ile

0,7

2,1

0,3

Thr

0,5

1,7

0,3

Met + Cys

1,1

1,2

0,9

Lys

0,8

2,7

0,3

Val

0,8

2,2

0,4


A táblázat adatai 3,3%-os fehérjetartalmon alapszanak. A táblázatban a metionin és a cisztin együttesen szerepel, mert a cisztin részben ki tudja elégíteni a kéntartalmúaminosav-szükségletet.

Ugyanez vonatkozik a fenilalaninra és a tirozinra is. Fél liter tej elfogyasztásával a metionin és a cisztin kivételével az összes esszenciálisaminosav-szükségletet ki lehet elégíteni. A metionin- és a cisztinszükségletet csak több tejjel, esetleg sajt adásával lehet fedezni. A tej és a tejtermékek ezért nagymértékben hozzájárulnak a szervezet esszenciálisaminosav-szükségletének kielégítéséhez különösen akkor, ha kiegyensúlyozott diéta részei, amely más élelmi fehérjéket is tartalmaz. A vegetáriánus élelmiszerek mintegy 30%-a metioninhiányos, és a szójafehérje is viszonylag kevés metionint és cisztint tartalmaz.

A FAO/WHO szakértői csoportja kidolgozta az ideális táplálékot, amely optimális mennyiségben és arányban tartalmazza az esszenciális aminosavakat. E referencia fehérje aminosav-összetételét a 3.2.9. táblázatban a tejfehérje, a savófehérje és a tojásfehérje aminosav-összetételéhez hasonlítjuk.

3.2.9. táblázat - Az esszenciális aminosavak mennyisége a vonatkoztatási fehérjében, a tejfehérjében és a tojásfehérjében

Esszenciális aminosav

Koncentráció (g/100 g fehérje)

vonatkoztatási fehérje

teljes tojás fehérje

tejfehérje

savófehérje

Trp

1,0

1,5

1,4

2,1

Phe + Tyr

6,0

10,5

10,5

7,3

Leu

7,0

9,1

10,4

11,1

Ile

4,0

6,7

6,4

6,8

Thr

4,0

5,1

5,1

8,0

Met + Cys

3,5

5,9

3,6

4,8

Lys

5,5

6,9

8,3

9,9

Val

5,0

7,5

6,8

6,8


A táblázat adatai azt mutatják, hogy a tejfehérje az összes esszenciális aminosavból megfelelő mennyiséget tartalmaz, még a kéntartalmú aminosavakból is, amelyekből a tojásfehérje esetében felesleg mutatkozik. Ez az összehasonlítás ismét rámutat a savófehérje magas biológiai értékére. A savófehérje több esszenciális aminosavat tartalmaz, mint a tejfehérje, és több triptofánt, treonint, leucint, valamint lizint, mint a tojásfehérje. Ez utóbbi azonban gazdagabb metioninban és ciszteinben, továbbá fenilalaninban és tirozinban. Néhány, emberekkel végzett kísérletben rájöttek arra, hogy az ember jobban elviseli a kazeinből és az albuminból álló élelmiszeradagot, mint az ún. ideális fehérjét, amelyet tiszta aminosavak keverékeként állítottak elő.

Az esszenciális aminosavak optimális hasznosulásához bizonyos mennyiségű nem esszenciális aminosavnak is rendelkezésre kell állni, ami bőségesen megtalálható a tejfehérjékben.

Mivel a metionin a tejfehérje limitáló aminosava, esetleg megfontolandó a tejfehérje metioninnal való kiegészítése.

Ilyen kiegészítést mégis inkább a növényi fehérjék fogyasztása esetén, illetve az állati takarmányozásban célszerű végezni. A növekvő biológiai érték elérése érdekében a tejfehérjét inkább savófehérjével – amelynek biológiai értéke a legnagyobb a tejfehérjék közül – kellene kiegészíteni, a savófehérje-koncentrátum ugyanis nagyon magas biológiai értékű.

Az élelmiszerek táplálóértékének növelése

Mivel a tejfehérje nagyobb mennyiségben tartalmaz esszenciális aminosavakat, növényi eredetű tápanyagokhoz keverve képes azok táplálóértékét megnövelni. Érdemes tejfehérjét adni a kenyérhez és más, gabonafélékből készült élelmiszerekhez, mert ezzel növelhető a tápértékük. A 76% tejfehérjét és 24% gabonafehérjét tartalmazó keverék aminosav-összetételét ideálisnak tartják, biológiai értéke nagyobb, mint magáé a tejfehérjéé. Általános szabály, hogy az ilyen keverékek biológiai értéke nagyobb, mint amit az egyes komponensek alapján kalkulálni lehet. Érdemes megemlíteni egy kísérlet eredményét, amelyben 52-es biológiai értékű kenyeret és 76-os biológiai értékű sajtot együtt fogyasztva a keverék biológiai értéke 76 volt, holott egymást követő napokon, külön-külön fogyasztva, az együttes biológiai érték csak a 67-et érte el.

A növényi fehérjék átlagos kémiai értékszáma 84,7, de amikor állati eredetű fehérjét is adnak hozzájuk, a kémiai értékszám 91,3-re nő. A nitrogén emészthetősége a két anyag esetében átlagosan 80,3 és 88,3 volt. A kazein egyedül is növeli a növényi eredetű fehérje biológiai értékét. Egy kísérletben a reggeliben lévő fehérje akkor érte el a legnagyobb biológiai értéket, ha tojást, kenyeret és sajtot tartalmazott. Az élelmi fehérjék biológiai értékének növelése különösen a fejlődő országokban fontos, ahol jelentős fehérjehiánnyal kell számolni. A rizs, a kukorica, a köles és a búza fehérjéjének biológiai értékét jelentős mértékben meg lehet növelni sovány tejporral vagy savófehérje-koncentrátummal, és a legtöbb, ezekbe az országokba irányuló táplálkozási programtervezet számol is ezekkel a lehetőségekkel. A tej és a kenyér együttes fogyasztása az aminosav-ellátáson túl kiegyensúlyozott ásványianyag- és vitaminellátást is biztosít az emberi szervezet számára.

A tejfehérje burgonyával való kombinálása szintén azt mutatja, hogy hogyan lehet a tejfehérje segítségével megnövelni a fehérjekeverék biológiai értékét. A két fehérje optimális arányát 1:1-nek találták. Hasonló volt az optimális arány akkor is, amikor a tejfehérjét a rizshez, a kukoricához, a babhoz vagy gyümölcshöz és zöldségfélékhez keverték. Különösen magas (118,5) biológiai értékű fehérjekeveréket kapunk, ha tojás- és tejfehérjét keverünk 75–25% arányban. A savófehérje magasabb biológiai értéke miatt jobban növeli a keverékek biológiai értékét, mint a tejfehérje. A 70% laktalbumint és 30% burgonyafehérjét tartalmazó keverék biológiai értéke 134 volt. A savófehérje magas biológiai értéke kitűnik akkor is, ha a savófehérje-burgonyafehérje, valamint a tojásfehérje-burgonyafehérje keverékek biológiai értékét hasonlítjuk össze. Savófehérje és búza, rizs vagy kukorica keverékekben a legmagasabb PER-értéket akkor kapták, ha mindegyik komponenst egyenlő arányban keverték össze. Hangsúlyozni kell, hogy a savófehérje a tejfehérjében, amely a kazein és a savófehérje keveréke, a kazein értékét is növeli. A savófehérjéket különösen előszeretettel használják az ún. körültekintő, kímélő diétákban. A különböző fehérjekeverékek esszenciálisaminosav-tartalmát és az ember aminosav-szükségletét a 3.2.3. ábra mutatja.

3.2.3. ábra - A különböző fehérjekeverékek esszenciálisaminosav-tartalma és az esszenciálisaminosav-szükséglet

A különböző fehérjekeverékek esszenciálisaminosav-tartalma és az esszenciálisaminosav-szükséglet


Számos vizsgálat bizonyította, hogy a tejfehérje, de különösen a savófehérje, számottevő mértékben megnövelte a szójafehérje biológiai értékét élelmiszer-keverékekben. Ez a hatás a savófehérje nagy kéntartalmúaminosav-koncentrációjának köszönhető, amely kiegészíti a kéntartalmú aminosavakban szegény szójafehérjét. Amennyiben a savófehérje PER-értékét 100-nak tekintjük, akkor a szójafehérje PER-értéke 41, de ha 1:1 arányban összekeverjük a szójafehérjét és a savófehérjét, akkor a PER-érték 85-re nő, sőt már 10% savófehérje szójához keverése is jelentős biológiaiérték-növelést eredményez. Egy patkánykísérletben 10% fehérjetartalmú, 1:1 arányú savófehérjét és szójafehérjét tartalmazó tápot etetve ugyanazt a növekedést érték el, mint a tiszta savófehérje esetében, míg a szójafehérje-izolátum esetében a testtömeg-növekedés lényegesen kisebb volt.

A biológiailag értékes fehérjék egy részét nem esszenciális nitrogéntartalmú vegyületekkel is helyettesíteni lehet. Ezt a megállapítást azokból a kísérletekből vonták le, ahol a tojás- és a tejfehérje biológiai értéke nem csökkent, amikor ezt a két értékes fehérjét részben aszparaginsavval, glutaminsavval vagy diammónium-citráttal helyettesítették. Ily módon a tojásfehérje 67%-át, a tejfehérjének pedig 10–15%-át tudták helyettesíteni. Itt célszerű megemlíteni azt is, hogy az állati eredetű fehérje 40%-át tej vagy tejtermék formájában fogyasztjuk, míg a tojásfehérje csak a 7%-át teszi ki az összes elfogyasztott állati eredetű fehérjének.

A tejfehérje étrendi hatása

Az élelmiszer-fehérjéknek könnyen kell emésztődniük. Ennek a kívánalomnak a tejfehérje teljes mértékben eleget tesz, mert könnyebben emésztődik, mint a növényi fehérje. Ennek az az oka, hogy a tejfehérjék hidrolízisekor sokkal több kis molekulatömegű peptid válik szabaddá, mint pl. a szója hidrolízisekor, és ezek a kis peptidek könnyen abszorbeálódnak a vékonybélben. A tejfehérjék valódi emészthetőségét 96%-nak találták, míg ugyanez az érték növényi fehérjére 78–84%. A tejfehérjék és különösen a kazein emészthetősége azért nagyon jó, mert ezek finom eloszlású koagulátumot képeznek a gyomorban. A tej finom eloszlású koagulátummá válását homogénezéssel és hőkezeléssel lehet elősegíteni.

A tejfehérje magas biológiai értéke, különösen a savófehérjéé, alkalmassá teszi a tejet és a tejtermékeket arra, hogy olyan betegek táplálására alkalmazzák, akik máj- és epebántalmakban szenvednek, túlsúlyosak vagy cukorbetegek. Ezeket a fehérjéket fogyókúrák esetében is használják, sőt a tejfehérjéket előszeretettel használják olyan betegek táplálására is, akik májcirrózisban szenvednek, mivel segítik az új sejtek regenerálását. A vesebajban szenvedőknek is előnyös a nagy biológiai értékű fehérje fogyasztása, mert nem terheli meg a vesét a sok fölösleges anyag kiválasztásával.

A tejfogyasztás nagyon előnyös azok számára is, akik gyomorhurutban vagy gyomorfekélyben szenvednek, mert a tejfehérje nagy pufferkapacitása segít megelőzni a sok gyomorsav káros hatását. A tej és a tejtermékek fogyasztása segít a hiperurikémia és a köszvény megelőzésében is, mert ezek nem tartalmaznak purint, ami a húgysav prekurzora. A húgysav egyrészt köszvényt okozhat, amikor az ízületekben lerakódik, másrészt húgykő képződéséhez is vezethet.

Állatkísérletekben nagyobb volt az ellenálló képesség a bakteriális fertőzéssel szemben, akkor amikor a tápanyag 15–20% kazeint tartalmazott. Kimutatták azt is, hogy a laktoglobulin emésztése során olyan antibakteriális anyagok keletkeznek, amelyek okai lehetnek a vékonybélben lévő mikroszervezetek pusztulásának, a kazein degradációs termékeiből pedig egy ópiumhoz hasonló hatású anyagot extraháltak, amely ellenállt a peptidázoknak.

Állatkísérletekben megállapították, hogy nyulak esetében a kazein növeli, a szójafehérje pedig csökkenti a szérumkoleszterin szintjét. Szójafehérje esetében hasonló hatást tapasztaltak a hiperkoleszterinémiában szenvedő betegek esetében is. Ezen kutatási eredmények publikálása után számos megfigyelés látott napvilágot, amely tagadta, hogy kapcsolat volna ezen két fehérje fogyasztása és a szérumkoleszterin szintje között. Azt találták, hogy a kazein egyedül nem megfelelő fehérjeforrás a nyúl számára, így keverék fehérjében adva a tejfehérjét, az csökkenteni fogja a koleszterinszintet. Kísérleteket végeztek fenti eredmények magyarázatára, amelyeket a kazein és a szójafehérje különböző aminosav-összetételében véltek felfedezni. Ennek azonban ellentmondtak azok a vizsgálatok, amelyekben a kazein és a szója aminosav-összetételét azonos szintre állították be. Azok a patkányok, amelyek a tejfehérjéhez és a szójafehérjéhez nagyon hasonló összetételű tápot fogyasztottak, nem mutattak különbséget a szérumkoleszterin-szintben, ebből arra lehet következtetni, hogy a talált különbségek okai nem a fehérjék, hanem az egyéb összetevők (pl. a szénhidrátok vagy a rost) voltak.

Egy kísérletben a nyulakat szójafehérjével etetve magasabb koleszterinszintet mértek, egy másik kísérletben pedig, amikor a kazein mennyisége elérte a takarmány összes energiatartalmának 40%-át, nőtt a koleszterinszint a 10, illetve 20%-os kazein energiaszinthez képest. Patkányoknál a magas fehérjeszint megnövelte a koleszterin abszorpcióját, de megnövelte a koleszterin kiválasztást is. Itt ismételten hangsúlyozni kellene, hogy az állatkísérletek eredményei nem vihetők át teljes mértékben az emberre, mert pl. egy fiatal emberekkel végzett kísérlet azt mutatta, hogy a kazein- vagy a szójafogyasztás nem befolyásolta a szérum lipidtartalmát. Egy másik kísérletben, ahol fiatalok két csoportja az élelmiszer teljes energiatartalmának 13–16%-át kitevő mennyiségű szója-, illetve kazeinfehérjét fogyasztott, mindkét csoportnál csökkent a szérumkoleszterin szintje.

Tejfehérje a gyermekek táplálásában

A tehéntejen alapuló csecsemőtápszerek. A tehéntejen alapuló csecsemőtápszer előállításánál arra kell törekedni, hogy annak összetétele minél jobban megközelítse az anyatej összetételét, mert az anyatejet tekintjük olyan összetételűnek, ami a csecsemő igényeit tökéletesen kielégíti. Úgy tűnik azonban, hogy a fiatal szervezet nagy adaptációs készséggel bír, mert generációkat neveltek fel eredeti összetételű tehéntejen anélkül, hogy megbetegítő hatását észlelték volna. Le kellene szögezni azt is, hogy az utóbbi tíz évben csökkent a kisgyermekek megbetegedésének aránya, de ez nem az adaptált gyermektápszerek bevezetésének köszönhető, hanem sokkal inkább a tejkezelés higiéniájában bekövetkezett pozitív változásnak tudható be. A csecsemőtápszert részlegesen adaptáltnak nevezzük, ha csak a zsír koncentrációjában és típusában hasonlít az anyatejhez. Az adaptált tej esetében a fehérjetartalmat is csökkentik, éppen csak egy kicsivel az anyatej fehérjetartalma fölé, mert ekkor a kazein is csökken, amelynek aránya ennek ellenére lényegesen nagyobb, mint a savófehérjéé. Ráadásul még laktózt is adnak hozzá, az ásványi anyagokat csökkentik és ellátják olyan mennyiségű vitaminnal, amennyi a csecsemő számára szükséges.

Az adaptálás megkívánja a fehérjetartalom csökkentését, mert az anyatej fehérjéi csak 6–8%-át képezik az anyatej energiatartalmának, ennek ellenére az adaptált csecsemőtápszerek fehérjetartalmát az anyatejénél 1,4–1,8%-kal magasabb szintre állítják be. Ezt a csecsemő aminosav-szükséglete miatt teszik, mert az idegen fehérjék rosszabbul emészthetők. A megkívánt fehérje, zsír és szénhidrát arány 1:2:4. Azért sem szükséges a csecsemőtápszer fehérjetartalmát az anyatej fehérjetartalmához pontosan hozzáigazítani, mert a savófehérje és a kazein aránya a két tejben különböző, ezért a kazein-savófehérje arányt 40:60-ra kell beállítani csökkentett ásványianyag-tartalmú savófehérje-koncentrátum felhasználásával, ami a kéntartalmú aminosavakkal való megfelelő ellátáshoz is hozzájárul. A csecsemőtápszert tehát a fentiek alapján kell elkészíteni, bár a teljes adaptáció nem lehetséges, mert az anyatej specifikus fehérjéit nem lehet előállítani, a változó összetételt sem lehet reprodukálni, de az anyatej összetételében tapasztalható természetes változatosság szabad kezet ad az ember számára.

A fehérje értéke az anyatejben és a tehéntejben. Mivel az anyatej nagyobb mennyiségben tartalmazza a savófehérjét, mint a tehéntej, ezért kissé nagyobb a biológiai értéke. Ugyanakkor viszont a két tej fehérjéjének esszenciálisaminosav-tartalma nagyon hasonló egymáshoz, ezért a kettő biológiai értéke majdnem ugyanaz. In vitro kísérletekben emberi bélfolyadékot használva megállapították, hogy az anyatejfehérje emészthetősége kissé jobb, mint a tehéntejé. Patkányokkal végzett aminosavnitrogén-retenciós kísérletekből is kiderült, hogy az anyatejfehérjének nagyobb százaléka abszorbeálódott, és az anyatej nitrogénretencióját is nagyobbnak mondják, mint a tehéntejét. Mégis amikor azonos nitrogéntartalmú tehéntej és anyatej nitrogénretencióját hasonlították össze, a két tej között nem találtak szignifikáns különbséget. A tehéntej NPU-értékét is alacsonyabbnak tekintik, mint az anyatejét, de a tehéntejen alapuló csecsemőtápszer NPU-értéke nagyon hasonló az anyatejéhez.

A szójafehérjén alapuló csecsemőtápszer NPU-értéke alacsonyabb, mint a tehéntejé, ezért ez a tápszer nem alkalmas koraszülöttek táplálására, ugyanis a csecsemők kevesebb fehérjét hasznosítanak szója, mint kazein esetében. Kétségkívül az anyatej a legjobb a csecsemők számára, mert 1 g fehérje elfogyasztása esetén ezzel lehet a legnagyobb testtömeg-gyarapodást produkálni, sőt az anyatejnek van egy speciális biológiai hatása is: legjobb emészthetősége következtében a legkisebb mennyiségű karbamid kiválasztását eredményezi. Magas emészthetősége kapcsolatba hozható koagulációs tulajdonságaival, amelyek jobbak a tehéntejénél, ugyanis a kazeinmicellák az anyatejben kisebbek, és ezért a precipitátum is sokkal kisebb, ami lehetővé teszi az emésztőenzimek számára a gyorsabb és könnyebb emésztést. Hőkezelés hatására a tehéntej koagulációs tulajdonságai azonban javulnak, és hasonlóvá válnak az anyatejéhez. A csecsemőtápszerekkel a felesleges nitrogénbevitelt kerülni kellene, mert a kiválasztás megterheli a csecsemő veséjét. Az 1,4 és 1,9% fehérjetartalmú tápszerrel végzett kísérlet nem okozott különbséget a növekedési arányban. A tehéntej kazeinjének előnye még az is, hogy nemcsak aminosavforrás, hanem kalciummal és foszforral is ellátja a fiatal szervezetet.

Nem egészen világos, hogy az anyatej nagy NPN-koncentrációjának van-e valami jelentősége a csecsemő táplálásában. A proteóz-pepton frakcióról, amely a tehéntejben csak igen kis koncentrációban fordul elő, azt mondják, hogy segíti a Bifidobacterium bifidum szaporodását. Az anyatejben több mint 200 NPN-komponens fordul elő, amelyek a tehéntejben nem vagy csak igen kis koncentrációban vannak jelen. Ezeknek szerepük lehet a fehérjemegtakarításban, esetleg speciális hatásuk is lehet. Patkányokat anyatej mellett NPN anyagokkal is etetve, azok rontották a fehérje minőségét.

A csecsemőtej készítmények fehérjetartalma. Az anyatej és a különböző emlősfajok tejének fehérjetartalmát elemezve megállapítható, hogy a fehérjének különös jelentősége van a fiatal szervezet számára. Összefüggés van a tej fehérje-, kalcium- és foszfortartalma, valamint a születési testtömeg megduplázása között. Minél nagyobb a tej fehérje-, kalcium- és foszfortartalma, annál rövidebb idő szükséges a testtömeg megduplázásához.

Az első év alatt nincsenek megbízható adatok a csecsemő fehérjeszükségletéről, mert a legtöbb esetben a minimális szükségletet, illetve a referencia fehérje összetételét közlik. A különböző országok tapasztalatait összegyűjtve a következőket lehetett megállapítani: a csecsemő fehérjeszükséglete az első hat hónapban napi 2,2–2,5 g, a második félévben pedig 2,0–2,2 g testtömeg-kilogrammonként, bár vannak, akik 3,5 g-ot is javasolnak. A napi fehérjebevitel ezért az első évben 12–15 g. A csecsemő a szükségleténél több fehérjét kap akár az anyatejből, akár a tehéntejen alapuló csecsemőtápszerből, és napi 150 ml adaptált tej fogyasztása 2,5 g fehérjeellátást biztosít testtömeg-kilogrammonként. A helyzet egészen más a fejlődő országokban, ahol amikor az anyatej fehérjetartalma csökken a laktáció folyamán, a csecsemők táplálékát aránylag hamar ki kell egészíteni más élelmi fehérjével. A csecsemő fehérjeszükséglete hat hónap után megemelkedik, így ettől fogva hígítatlan tehéntejet is lehet adni nekik. Koraszülött csecsemőknek a 2,5 g fehérjét 0,42 MJ energiában testtömeg-kilogrammonként kevésnek találják annak ellenére, hogy az anyatej fehérjetartalma csak 1,5 g fehérje 0,42 MJ-ra, ezért 3,5 g-ot elérő fehérjekiegészítést javasolnak testtömeg-kilogrammonként. A koraszülött csecsemők azonban az anyatejből mégis megkapják a nagyobb fehérjemennyiséget, mert az anyatej fehérjetartalma koraszüléskor 15–20% is lehet.

A kereskedelmi forgalomban kapható csecsemőtej készítmények fehérjetartalma széles határok között (1,3 és 3,7%) változik, holott a javasolt értékek 1,2–1,9% között vannak. A minimális fehérjetartalomnak legalább 1 g/100 cm3-nek kell lenni. Az Egyesült Államokban a javasolt maximális mennyiség 10,7 g, a minimum pedig 4,3 g 1 MJ energiára. A fehérje részesedése az energiából ezeknél a tápszereknél 10%. Azok a tápszerek, ahol ez az arány 6,4%-nál kisebb, nem nyújtanak elegendő energiát, ami a plazma csökkent esszenciálisaminosav-tartalmában nyilvánul meg. A táplálékban való fehérjetöbblet hígítatlan tehéntejjel történő csecsemőtáplálásnál általában nem veszélyes a gyermek egészségére, ugyanis 9 g/testtömeg-kg-ig a szervezet jól tolerálja a fehérjebevitelt, bár a 3 g-nál több fehérje nem hozza meg a várt testtömeg-növekedést. Amennyiben a fehérjetartalmat az energia 20%-áig megemelik, az nem okoz fehérjenövekedést a szérumban, de a vér maradék nitrogénszintje és a vizeletben kiválasztott karbamid koncentrációja nőni fog. A bébitápszerek fehérjetartalmát olyan szintre kell beállítani, amelynél a fehérje hasznosulása a legnagyobb, mert túl sok fehérje bevitele veszélyes lehet, ugyanis az újszülött veséje nem képes a fehérje-bomlástermékeket megfelelően kiválasztani, és a magas fehérjebevitel nem megfelelő C-vitamin-ellátás mellett tirozinémiához vezethet. Az enyhén lázas állapot is esetleg a vesetúlterhelés következménye lehet. Általánosságban elmondható, hogy a túl sok fehérje káros hatással van a fiatal szervezet anyagcseréjére.

Esszenciálisaminosav-szükséglet. Az esszenciális aminosavakon kívül, amelyek feltétlenül szükségesek a táplálékban, a növekvő fiatal szervezetnek szüksége van még hisztidinre, az újszülötteknek pedig cisztinre is. A 3.2.10. táblázat a csecsemők minimális esszenciálisaminosav-szükségletét mutatja be. A táblázat adatai csak átlagértékeknek tekinthetők, mert a ténylegesen meghatározott értékek széles tartományban változnak. Azokban az esetekben, ahol nagyon magas követelményszintet szabtak meg, valószínűleg szélsőségesen nagy biztonságra törekedtek. Néhányan beszámolnak arról, hogy az esszenciálisaminosav-szükséglet csökken az első év folyamán.

3.2.10. táblázat - A csecsemő napi esszenciálisaminosav-szükséglete és annak kielégítése anyatejjel és tehéntejjel

Esszenciális aminosav

Követelmény (mg/kg testtömeg)

Bevitel (mg/kg testtömeg)

átlag

szélsőértékek

anyatej

tehéntej alapú tápszer

Trp

30

13–40

53

35

Phe + Tyr

160

100–240

260

263

Leu

150

76–226

288

260

Ile

90

17–126

165

160

Thr

60

45–98

130

128

Met + Cys

85

75–115

100

90

Lys

90

83–131

178

208

Val

85

65–115

170

170

His

30

16–46

65

70


Amikor a napi fehérjebevitel 2,5 g testtömeg-kilogrammonként, akkor az esszenciálisaminosav-szükségletet megfelelő mértékben ki lehet elégíteni anyatejjel és tehéntejen alapuló csecsemőtápszerrel is. A tejsavó-koncentrátum alkalmazása a csecsemőtápszer összeállításánál lehetővé teszi, hogy az esszenciálisaminosav-tartalmat pontosan az anyatejhez lehessen igazítani. Mind az anyatej, mind a tehéntej laktalbuminjának aminosav-összetétele ideális a csecsemő számára. A metionin és a cisztin aránya a savófehérjében 0,73:1, ami nagyon közel áll az anyatejéhez, ahol ez az arány 0,69:1.

A csecsemőtápszer taurintartalmára különös figyelmet kell fordítani. A taurin az egyik leggyakrabban előforduló aminosav a testben, amelyből különösen az izmok tartalmaznak sokat, ennek ellenére csak nagyon kevés kémiai reakcióban vesz részt. A taurint elő lehet állítani metioninból vagy cisztinből, tehát embernél nem tekinthető esszenciális aminosavnak, a fiatal szervezet számára azonban, legalábbis egy ideig, a taurin esszenciális. Szerepet tulajdonítanak neki az agy fejlődésében, ezért a teljes értékű csecsemőtápszert a születés után legalább két hétig ki kell egészíteni taurinnal, de koraszülött csecsemőknél hosszabb kiegészítésre is szükség lehet. Az anyatej taurintartalma lényegesen nagyobb, mint a tehéntejé, ezért a csecsemőtejet különösen azon újszülöttek számára javasolt taurinnal kiegészíteni, akiket anyjuk egyáltalán nem szoptat. Egy patkánykísérletben a taurinkiegészítés növelte az enzimaktivitást és a testszövetek taurintartalmát is.

Tejfehérje-intolerancia és tejfehérje-allergia

A tejjel kapcsolatos intolerancia a csecsemőnél nem mint fehérje-, hanem mint laktózintolerancia jelentkezik. A fehérjeintolerancia kimutatásához néhány nagyon egyértelmű teszt elvégzése szükséges. Az egyszerű bőrtesztnél több szükséges annak eldöntésére, hogy csakugyan a tejfehérjével szembeni allergiás reakcióról van-e szó. A kiváltó okok miatt a tejfehérje-intolerancia három okra vezethető vissza:

  • A malabszorpció a komponensek tökéletlen abszorpciójának következménye, amelyek aztán a vékonybélben elbomlanak és másodlagos, nemkívánatos hatásokkal járnak.

  • Az intolerancia enzimhatás következménye, ami különböző, olyan anyagok felhalmozódásához vezethet, amelyeket a szervezet nem képes megemészteni és amelyek más enzimek blokkolását okozhatják.

  • Allergiás reakció alakul ki a szervezetben a tejfehérjével vagy a részlegesen lebontott tejfehérjével szemben.

A speciális tejfehérje-malabszorpció ismeretlen. A tejfehérje-intolerancia legismertebb formája a fenilketonurea (PKU), amikor egy örökölt fogyatékosság következtében a fenilalanin hidroxiláz enzim nem tudja a fenilalanint tirozinná átalakítani, ezért a fenilalanin és patológiás bomlástermékei akkumulálódnak a szervezetben. Ezek sejtkárosodást, mentális visszamaradást, végső soron a központi idegrendszer irreverzíbilis károsodását okozhatják. A fenilalanin akkumulációja a szövetekben csökkenti az esszenciális aminosavak szállítását és azok abszorpcióját. Ráadásul a fenilalanin egy része fenolszármazékokká bomlik le, amelyek inhibiálják a triptofán metabolizmusát. A fenilketonureás megbetegedés 10–15 ezer újszülött közül egy esetben fordul elő.

A rendellenes enzimműködés az újszülötteknél kimutatható. Hogy a kezelés hatékony legyen, a speciális étkezést már az élet első hónapjában el kell kezdeni. Az ilyen étrend nem tartalmazhat anyatejet, tehéntejet vagy ezekből előállított preparátumokat és semmi egyéb, természetes eredetű fehérjét sem, mert ezek túl sok fenilalanint tartalmaznak. Ezek helyett olyan kazeinhidrolizátumokat használnak, amelyekből a fenilalanin nagy részét eltávolították. Ennek az étrendnek azonban az esszenciális aminosavakat tartalmazni kell, különben a testi fehérjék lebomlanának. A tejfehérje részvétele az ilyen étrendben azzal indokolható, hogy biztosítja a szervezet számára szükséges esszenciális aminosavakat úgy, hogy a fenilalanin szintje a plazmában elegendő legyen a normális növekedéshez, de elég alacsony legyen ahhoz, hogy ne okozzon károsodást a központi idegrendszerben. Növekvő tirozinadaggal bizonyos mértékben kompenzálni lehet az alacsony koncentrációjú fenilalanint.

Kezdetben az étel nem tartalmazhat 55–60 mg-nál több fenilalanint naponta testtömeg-kilogrammra számolva, amely mennyiséget természetesen a hetente elvégzett véranalízis alapján korrigálni kell. Az első három hónapban a csecsemők napi adagja testtömeg-kilogrammonként 45–60 mg között változik, ami az első év végére 20–30 mg-ra, ezt követően pedig 15–20 mg-ra csökken. A szérumban lévő szabad fenilalanin optimális koncentrációja 1–2 mg/100 cm3, PKU-étrend hatására beteg embereknél ez a szint 5–10 mg/100 cm3 körül alakul. Ilyen esetben javasolják a magas esszenciálisaminosav- és alacsony fenilalanintartalmú savófehérjéket a betegek étrendjében. Mivel a savófehérjék természetes eredetűek, biológiai értékük és emészthetőségük jobb, mint a hagyományosan alkalmazott PKU-étrenddé anélkül, hogy megemelnék a plazma fenilalaninszintjét. Ezek a savófehérje preparátumok pozitív nitrogénegyensúlyuk révén különösen alkalmasak fenilketonureában és hiperfenilalaninémiában szenvedők étrendjében. A szigorú diétát 8–10 éves korban lehet enyhíteni, amikor az agy már tökéletesen kifejlődött.

A tejfehérje-allergia vagy -túlérzékenység rendkívül ritka. Konkrét adatok ugyan nem állnak rendelkezésre, de a közleményekből megállapítható, hogy ezen betegségben szenvedők számát egyesek 0,5–1%-ra teszik, mások, és talán ez áll közelebb a valósághoz, ötezerből egy esetet említenek, és ezeknek az eseteknek a száma is, a klinikák legújabb adatai alapján, az utóbbi években jelentősen csökkent. Az allergia vagy túlérzékenység okozói az egyes tehéntej-fehérjefrakciók, de néhány esetben anyatejre is kimutattak érzékenységet. A tehéntejben a β-laktoglobulin a fő felelős az allergiáért, hisz ez a fehérjefrakció az anyatejben nem fordul elő, de az α-laktalbumin, a szérumalbumin és a kazein is kiválthat allergiát, egyszóval az összes tejfehérje lehet allergén hatású.

Az allergiás tüneteknek megjelenési formája lehet hányás, hasmenés, egyéb emésztési zavarok, ekcéma, bronchitisz, súlyvesztés, sőt anafilaxiás sokk is, és a vékonybél mukóza károsodásáról szintén beszámoltak. Mivel a tejfehérje-allergia bizonyos családoknál igen gyakran előfordul, úgy tűnik, hogy ennek okát örökletes alapon kell keresni. Ez az allergia gyakran társul egyéb fehérjékkel (pl. a szójával, a rizszsel és a búzafehérjével) szembeni allergiával is.

A fehérjeallergiában szenvedő csecsemőknek nem szabad tehéntejet adni, a tehéntejre való érzékenység azonban a tej hőkezelésével némiképp csökkenthető. Mivel a hőkezelés hatására elsőként a savófehérjék, az allergia fő okozói denaturálódnak, lehetségesnek tűnik egy olyan, tej alapú tápszer előállítása, amely biológiailag igen értékes fehérjékből áll és nem allergén. Károsak lehetnek azonban a hőkezelés során a Maillard-reakcióban képződő melléktermékek, mert ezek is okozhatnak allergiát. Meg kell említeni még azt is, hogy a csecsemőknél tapasztalt fehérjeallergia egy-két éves kor után megszűnik, így ezen életkor után a tej- és tejtermékfogyasztás fokozatosan növelhető.

Felmerül a kérdés, hogy van-e valamilyen kapcsolat a fehérjével szembeni allergia és az antigén-antitest reakció között. Ezt a kérdést csak nemlegesen lehet megválaszolni, mivel a béltraktusban sok idegen fehérjével kapcsolatos antitest alakul ki. Az antitestek jelenléte a vérben azt jelzi, hogy a szervezet reagál olyan antigének hatására, mint amilyenek pl. a toxinok, mikroorganizmusok, vírusok, idegen fehérjék és egyéb anyagok. Ezért nincs kapcsolat az antitestek vérbeli jelenléte és az allergiás reakció között. Az antitestek alkalmatlanok a diagnózisra, nem jelzik a betegséget, és nagyon ritkán okoznak csak klinikai tüneteket. Nem találtak jelentős különbséget a vér antitesteinek számában egészséges és fehérjére allergiás gyermekek között. A csecsemők 42–76%-ának vérszéruma tartalmaz a tejfehérjével szembeni antitesteket, de ez az arány a gyermekeknél és a felnőtteknél sokkal kisebb. Az újszülöttek vére nem tartalmaz antitesteket, és az antitestek koncentrációja csak a harmadik és a 12. hónap között éri el a maximumát. Ezt követően folyamatosan csökken, így a négy-hat éves gyerekek vérének antitestszintje már minimális. A szoptatott csecsemők vére kevesebb tehéntej elleni antitestet tartalmaz, mint azoké, akiket teljesen tehéntejen alapuló csecsemőtápszerrel neveltek fel vagy ilyen tápszert már életük 15. napja előtt is fogyasztottak. A tehéntejen nevelt csecsemők nem termelnek antitesteket az anyatejjel szemben, fordított esetben azonban megindulhat az antitesttermelés. A tehéntejjel szembeni antitest-termelődés megindulhat azoknál a csecsemőknél is, akik ugyan szopnak, de anyjuk tehéntejet fogyaszt.

Majdnem az összes tejfehérje képes antitest-termelődést kiváltani (bár közülük legjelentősebb a β-laktoglobulin), amelyek különböző variánsai immunológiailag azonos hatást mutatnak. A tejfehérje hidrolízise után kapott termékek is rendelkezhetnek antigén hatással, bár az antigén hatást hőkezeléssel – a hőkezelés hatása a savófehérjéknél a legnagyobb – itt is jelentősen csökkenteni lehet. Említésre méltó, hogy tojásalbuminnal, húsfehérjével, kecsketejfehérjével, búza- és szójafehérjével szembeni antitestek is megtalálhatók a vérszérumban.

Immunológiai szempontok és a tejfehérje

Az embernél és az emlősöknél az anyai szervezet immunglobulinjai a születés előtt vagy röviddel a születés után kerülnek be az újszülött szervezetébe, kialakítva ott a kórokozókkal és toxinjaikkal szembeni immunitást. Az immunanyagok átadása és ideje függ a placenta szerkezetétől. Az embernél az antitestek, főként az immunglobulin-G, a méhen belüli életben mennek át az anya véréből a magzatba, így az újszülött passzív immunitással születik. Ugyanez a helyzet a patkánynál és a tengerimalacnál is. Ezzel ellentétben a szarvasmarhánál, a lónál, a birkánál, a kecskénél és a sertésnél az immunanyagok a születés után, a kolosztrumból kerülnek át az újszülöttbe. A patkánynál, az egérnél, a kutyánál és a macskánál mindkét mechanizmus működik.

Az immunglobulinok közül az IgG és IgM csak az első szoptatás után jelenik meg a borjú vérszérumában, ezért a kolosztrumitatás feltétlenül szükséges a betegséget okozó kórokozók elleni immunitás kialakításához. Az első fejésű kolosztrum a szarvasmarhánál 8–11% immunglobulint tartalmaz, ami az összes fehérjének több mint 50%-a. Az anya kolosztrumában is nagy az immunglobulinok koncentrációja, de míg a tehén kolosztrumában dominál az IgG, addig a humán kolosztrum főként IgA-t tartalmaz.

A nyers tehéntej fehérjéje nem tud áthatolni az egészséges újszülött csecsemő vékonybelének falán, ennek megfelelően az anyatej immunglobulinjai sem képesek átjutni ezen az úton az újszülött szervezetébe. Ezért nincs szignifikáns növekedés a vérszérum immunglobulin-tartalmában az első adag kolosztrum elfogyasztása után és előtt, és ezért gondolják többen azt, hogy az antitesteknek nincs komoly szerepük az újszülött szempontjából az anyatejben. A legújabb vizsgálatok szerint azonban az élet első 24 órája alatt az IgA 10–15%-a képes az újszülött vékonybeléből felszívódni, ezért a humán kolosztrum nagyobb IgA-szint kialakítására képes, mint ha a csecsemőt tehéntejjel táplálnák.

Az előzőek miatt többen úgy gondolják, hogy az anyatej bizonyos immunológiai védettséggel látja el az újszülöttet a különböző kórokozókkal szemben, sőt az anyatejnek antimikrobiális hatása is van. Az antimikrobiális hatást korábban a lakteninnek tulajdonították, de ma már tudjuk, hogy ez a hatás összetett mechanizmus eredménye, amelyben olyan anyagok vesznek részt, mint az immunglobulinok, a laktoferrin, a lizozim, a laktoperoxidáz vagy a laktoperoxidáz-tiocianát rendszer és a vitaminkötő fehérjék. Az immunglobulinok, főként az IgA, nem emésztődnek meg, az emésztőenzimek nem támadják meg őket, ezért ezek eredeti formában érik el a vékonybelet, ahol nemcsak a bél nyálkahártya védelmében vesznek részt, hanem megakadályozzák az idegen fehérjék abszorpcióját is. Az IgA ezért a patogén vagy potenciálisan patogén mikroorganizmusok, baktériumok és vírusok ellenanyaga. Ezek az immunglobulinok igen kis mennyiségben is megvédik az újszülöttet életének első évében a fertőzésekkel szemben mindaddig, amíg a saját immunrendszere ki nem alakul.

A laktoferrin különösen fontos szerepet játszik a bélfertőzéssel szembeni rezisztencia, különösen az E. coli ellen. A laktoferrin vasszállító fehérje, amely a szervezet vastranszportjában játszik szerepet. A fehérje bakteriosztatikus hatását, ami a vékonybelet változatlanul éri el, abban látják, hogy megköti a vasat és ezzel inhibiálja azoknak a baktériumoknak a növekedését, amelyeknek vasra van szükségük. A laktoferrin normál állapotban csak részlegesen telített vassal, így kb. 70%-ban hatásos az E. coli növekedésének inhibiálására. Amikor azonban kiegészítésül vasat adnak az anyatejhez, a laktoferrin telítődik vassal és ezzel elveszíti bakteriosztatikus hatását. Az immunglobulinok erősítik a laktoferrin bakteriosztatikus hatását.

Az anyatej viszonylag nagy mennyiségben tartalmaz egy B12-vitamint kötő fehérjét, amely csak részlegesen telített B12-vitaminnal és teljes mértékben hiányzik a tehéntejből. Ez a fehérje verseng a baktériumokkal a B12-vitaminért, és így hozzájárul az anyatej védő hatásához. A fertőzés elleni védelemhez hozzájáruló fehérjék között vannak a glikoproteinek is, amelyek elősegítik a béltraktusra oly jellemző Lactobacillus bifidus elszaporodását.

Beszámoltak arról is, hogy a szoptatott csecsemők kisebb mértékben betegszenek meg, mint a tehéntejjel tápláltak, ami az anyatej specifikus antimikrobiális hatásának tulajdonítható.

A tejfehérjék a gyermekélelmezésben

A gyermek fehérjeszükségletéről többen és többféleképpen számoltak be. A különböző korú gyermekek fehérjeszükségletét a 3.2.11. táblázat tartalmazza. Az optimális fehérjeértékeket többen igen magasan állapítják meg, de egyértelműen leszögezhető, hogy a referencia fehérjének az energia 10–15%-át kell adni az élelmi adag összes energiatartalmából, és e fehérjemennyiség 60–70%-ának állati eredetűnek kell lenni.

3.2.11. táblázat - Gyerekek és fiatal felnőttek fehérjeszükséglete

Kor (év)

Fehérjeszükséglet

g/testtömeg-kg

g/nap

1–3

2,2

29

4–6

2,0

38

7–9

1,8

48

10–14

1,4–1,5

59

15–18

1,0–1,2

67


Az iskolás gyermekek körében végzett vizsgálatok kimutatták, hogy azok tápláléka általában megfelelő mennyiségű fehérjét tartalmaz, bár a 13–14 éves korosztály 15–25%-kal kevesebb fehérjét fogyasztott az optimálisnál. A fehérje az összes energia 12%-át tette ki, aminek kétharmada állati eredetű volt, a tejfehérje részaránya pedig elérte az összes fehérje 30–40%-át. 5–11 éves gyerekeknél a napi fél liter tej elfogyasztása az összes fehérjeszükséglet 30–40%-át fedezi. 1–3 éves kisgyermekeknek legalább napi 400 ml tejet és 25 g sajtot kellene elfogyasztani az optimális fehérjeellátáshoz.

A 3.2.12. táblázat gyermekek és serdülők esszenciálisaminosav-igényét mutatja. Ezeket az igényeket fél liter tej esszenciálisaminosav-tartalmához hasonlítva megállapítható, hogy a tejfehérje megfelelő esszenciálisaminosav-forrás mind gyermekek, mind fiatal felnőttek számára. Az intenzív növekedésben lévő gyermekek számára talán még több esszenciális aminosav szükséges a táblázatban felsoroltnál.

3.2.12. táblázat - Gyermekek és serdülők javasolt esszenciálisaminosav-felvétele

Aminosavak

Javasolt felvétel

Fél liter tej tartalma (g)

gyermek (g/nap)

serdülő (g/nap)

Trp

0,2

0,2

0,2

Phe + Tyr

1,1

1,6

1,8

Leu

1,2

1,7

1,7

Ile

0,7

1,0

1,1

Thr

0,7

1,0

0,9

Met + Cys

0,7

1,0

0,6

Lys

1,0

1,4

1,4

Val

0,8

1,0

1,1

His

0,1

0,2

0,5


Többen javasolják, hogy iskolás gyermekek az órák közötti szünetben kenyér és gyümölcs mellett igyanak 200–250 ml tejet. Ez biztosítaná az állati eredetű fehérjeszükségletet, valamint fedezné a kalcium- és a B2-vitamin-szükséglet tetemes részét is. Azok a gyerekek, akik rendszeresen fogyasztanak iskolatejet, kiegyensúlyozottabb tápanyagellátásban részesülnek. Nem találtak összefüggést a túltápláltság és az iskolatej fogyasztása között. Az iskolatej fogyasztása azért is fontos, mert gondoskodni kell a gyerek megfelelő folyadékellátásáról. A tejjel szemben a kóla kevésbé alkalmas erre, mert cukortartalmával csak az energiaellátáshoz járul hozzá, míg egyéb értékes tápanyagot nem tartalmaz.

A hiányos élelmezés fejlődésbeni visszamaradást okozhat a gyermekeknél. A fejlődő országokban elég gyakori fehérjehiány csökkentheti az agysejtek számát, az eszszenciálisaminosav-hiány pedig megállítja a növekedést. A megfelelő mennyiségű tejfogyasztás nagyértékű fehérjével látja el a szervezetet. A kwashiorkorban (a fehérjehiányos étrend által kiváltott növekedési rendellenesség) szenvedő gyermekeket sikeresen lehetett kezelni kazeinnel, ami a tünetek mérséklődéséhez, illetve megszűnéséhez vezetett. A mesterségesen előállított tejek (pl. a szójatej) fehérjéje kisebb értékű a tehéntejénél, ezért ezeket gyermekeknek nem javasolják. Azon fejlődő országokban, ahol nem áll rendelkezésre megfelelő mennyiségben tejfehérje, a tej- és a szójafehérje keverékét javasolják gyerekek számára. A növényi fehérjéken alapuló étrend sem elégíti ki a gyermek fehérje-, illetve esszenciálisaminosav-szükségletét.

A tejfehérje az idősebbek élelmezésében

Idősebb korban az anyagcsere lelassul, kevesebb energia szükséges a szervezet számára, de a fehérjeszükséglet nőni fog, mert a testfehérjék szintézise csökken, aminek következtében az izomszövet csökkenésével kell számolni. Ezzel párhuzamosan megnő az idősebb szervezet esszenciálisaminosav-, különösen lizin- és metioninigénye, ezért idősebbek étrendjében nagyobb mennyiségben kell szerepelniük az állati eredetű fehérjéknek. 50 éves kor felett a nagy biológiai értékű fehérjék fogyasztása megakadályozza több anyagcsere-rendellenesség (különösen a májjal kapcsolatosak) kialakulását. Az időseknél a napi 0,6 g tojás- vagy tejfehérje testtömeg-kilogrammonként nem biztosítja a nitrogénegyensúlyt, mert az optimális mennyiség 1,2–1,5 g lenne testtömeg-kilogrammonként naponta. Az étel csökkentett energiaszintje miatt a fehérjének az összes energia 13–16%-át kellene kitenni.

Az idősek élelmezésével foglalkozó tanulmányok kimutatták, hogy a táplálék túl sok energiát és kevés fehérjét, kalciumot és A- és B2-vitamint tartalmaz. Ezekből a tápanyagokból a tej sokat tartalmaz, így ezen szükségletek kielégítésére talán a legalkalmasabb. Más vizsgálatok alacsony szérumfehérjeszintet mutattak ki idősebb korban, ami szintén felhívja a figyelmet a fehérjeellátás zavaraira. Mivel a teljes tejnél a fehérje részesedése az összes energiából 20%, a sajtnál pedig 20–50%, ezekből a termékekből nagyon könnyű más élelmiszerekkel is kombinálva olyan élelmi adagot előállítani, ahol a fehérje részesedése az összes energiából 15%. Általánosan az a vélemény, hogy azon időskorúak fehérjeellátása nem megfelelő, akik kevés tejet isznak, ezért ezek számára a több tej és a fehérjében gazdag tejtermékek fogyasztása javasolt. Ezen emberek számára a napi 300 ml tej és 50 g sajt fogyasztását javasolják az optimális fehérjeellátás érdekében. Amikor megnő a fehérjefogyasztás, akkor több folyadékot is kell fogyasztani, mert a fehérjemetabolizmus melléktermékei a vizeleten keresztül választódnak ki.

A tej e szempontból is megfelelő élelmiszer, mert a nagymennyiségű fehérje mellett a kellő mennyiségű folyadékot is beviszi a szervezetbe. Az idősebb emberek ellenállása a tej- és tejtermékfogyasztással szemben nem a laktózintolerancia, mert az idősebb korban ritkán alakul ki, hanem a gyomor savhiánya. Idősebb embereknek ezért könnyen emészthető tejtermékeket kell adni, amivel el lehet kerülni a fehérje-alultápláltságot. Ez akkor alakul ki, ha az idős emberek táplálékából hiányzik a tej és a tejtermékek.

Számukra kiváló táplálék a csökkentett (1,5%-ra) zsírtartalmú tej. A nagy kereslet miatt ez a tejféleség már a boltokban is régóta kapható. Az ilyen tej még ízletesebb és még táplálóbb akkor, ha kazeinátot, fehérjeprecipitátumot, vagy savófehérje-koncentrátumot adnak hozzá, amely módszerekkel a fehérjetartalom 1–2%-kal növelhető.