Оптимизация пищевых композиций по профилю идеального белка

В статье подчеркивается важность не только количественного, но и качественного состава белка в питании. Авторами предлагается классификация белка на три основные группы, согласно концепции эталонного (идеального) белка. Для решения задачи получения рациональной смеси при заданном профиле эталонного белка рассматривается математическая модель. Описаны два варианта критерия для формирования оптимальной композиции. Один из них, представляет из себя классическую сумму квадратов невязки ско-ров незаменимых аминокислот и единицы. Второй также сумму квадратов невязки скоров незаменимых аминокислот белка композиции и единицы, но с учетом только тех аминокислот, у которых скоры меньше единицы. В качестве целевых функций приняты минимумы этих критериев на множестве вариантов содержания ингредиентов. В программной среде Builder C++ 6.0 реализован алгоритм и программа вычисления. Представлена укрупненная блок-схема алгоритма и дано подробное описание каждого блока. Показан интерфейс программы до запуска расчетного модуля и после. Описаны основные окна и интерпретация представленных данных. Приведен пример реализации предлагаемого математического аппарата при составлении пищевой модельной композиции. В качестве объекта исследования были выбраны растительные компоненты (фасоль белая, лен, арахис, крупа «Полтавская», морковь красная сухая). Большинство растительных белков неполные. Комбинируя растительное сырье можно регулировать химический состав, в том числе корректировать профиль белка. Анализ альтернативных вариантов показал, что минимальный скор незаменимых аминокислот первой композиции равен 0.79 (по первому критерию), второй равен 1.0 (по второму критерию); доля эталонного белка в смеси 10.8 и 13.5, соответственно при первом и втором критерии. Даны сравнительные результаты и по другим показателям качества белка смеси: коэффициент различия аминокислотного состава (КРАС), биологическая ценность (БЦ), коэффициент утилитарности, индекс незаменимых аминокислот (ИНАК).

1. Burlacu, R. (2018). Mathematical model of optimization energy metabolism and protein quality to swine. Scientific Papers. Series D. Animal Science, LXI(1), 115–120.

2. Stein, H. (2016). Evaluating protein quality of human foods using the pig as a model. Journal of animal science, 94(suppl_2), 20–21. https://doi.org/10.2527/msasas2016–045

3. Ouyang, J.Q., Huang, N.Q., Jiang, Y.Q. (2020). A single-model quality assessment method for poor quality protein structure. BMC Bioinformatics, 21(1), Article 157. https://doi.org/10.1186/s12859–020–3499–5

4. Wolfe, R.R., Rutherfurd, S.M., Kim, I.-Y., Moughan, P.J. (2016). Protein quality as determined by the Digestible Indispensable Amino Acid Score: evaluation of factors underlying the calculation. Nutrition reviews, 74(9), 584–599. https://doi.org/10.1093/nutrit/nuw022

5. Uziela, K., Menéndez Hurtado, D., Shu, N., Wallner, B., Elofsson, A. (2018). Improved protein model quality assessments by changing the target function. Proteins-structure function and bioinformatics, 86(6), 654–663. https://doi.org/10.1002/prot.25492

6. Рогов, И.А., Антипова, Л.В., Дунченко, Н.И., Жеребцов, Н.А. (2000). Химия пищи. Кн. 1. Белки: структура, функции, роль в питании. — М.: Колос. — 384 с. ISBN 5–10–003538–2

7. Нечаев, А.П., Траубенберг, С.Е., Кочеткова, А.А., Колпакова, В.В., Витол, И.С., Кобелева, И.Б. (2015). Пищевая химия. — СПб.: ГИОРД. — 672 с.

8. Кочеткова, А.А. (2012). Пищевая химия. — М.: Гиорд. — 389 c.

9. Dietary protein quality evaluation in human nutrition: Report of an FAO Expert Consultation. Rome: FAO, 2013. — 66 p.

10. Boye, J., Wijesinha-Bettoni, R., Burlingame, B. (2012). Protein quality evaluation twenty years after the introduction of the protein digestibility corrected amino acid score method. British Journal of Nutrition, 108 (SUPPL. 2), S183-S211. https://doi.org/10.1017/S0007114512002309

11. Зверев, С.В., Никитина, М.А. (2017). Оценка качества белка бобовых культур. Комбикорма, 4, 37–41.

12. Zverev, S.V., Nikitina, M.A. (2019). Balance protein supplements on the criterion of convertible protein. Food systems, 2(1), 16–19. https://doi.org/10.21323/2618–9771–2019–2–1–16–19

13. Zverev, S., Sesikashvili, O., Pruidze, E. (2020). Enrichment of protein barley and triticale groats by adding chickpea. Journal of Food and Nutrition Research, 59(3), 202–206.

14. Несмеянов, А.Н., Беликов, В.М. (1965). Проблема синтеза пищи. Доклад на пленарном заседании XI Менделеевского съезда по общей и прикладной химии. М.: Наука. — 24 с.

15. FAO (1970). Amino-Acid content of foods and biological data on proteins. FAO food and nutrition series. Rome, Italy. Retrieved from http://www.fao.org/docrep/005/ac854t/ac854t00.htm. Accessed November 09, 2020

16. FAO/WHO (1973). Energy and protein requirements: Report of a joint FAO/WHO ad hoc expert committee. — Rome: FAO Nutrition Meetings Report Series No. 52. Geneva: WHO Technical Report Series No. 522.

17. FAO/WHO-UNU. (1985). Energy and Protein Requirements: Report of a Joint FAO/WHO/UNU Expert Consultation, WHO Tech Report Series no.724, Geneva: WHO. ISBN 92–4–120724–8 Retrieved from http://www.fao.org/doCReP/003/aa040e/AA040E00.htm Accessed November 09, 2020.

18. FAO/WHO. (1991) Protein Quality Evaluation: Report of the Joint FAO/ WHO Expert Consultation, FAO Food and Nutrition Paper 51. Rome, FAO. — 72 p. ISBN 92–5–103097–9

19. FAO/WHO (2001). Report of the FAO/WHO Working Group on Analytical Issues Related to Food Composition and Protein Quality. Rome: FAO.

20. Скурихин, М.И. (1987). Химический состав пищевых продуктов. Кн. 1. — М.: Агропромиздат. — 224 с.

21. Свидетельство о регистрации базы данных RU2015620557. Пищевые продукты / Никитина М. А., Лисицын А. Б., Захаров А. Н., Сусь Е. Б., Пилюгина С. А., Дыдыкин А. С., Устинова А. В. Опубл. 30.03.2015.

22. Block, R.J., Mitchell, H.H. (1946). The Correlation of the Amino Acid Composition of Proteins with Their Nutritive Value. Nutrition Abstracts & Reviews, 16, 249–278.