Kako proteini utječu na rast mišića?

Kad unesemo proteine u organizam, oni se u probavi rastvaraju na aminokiseline i tada se pojedine aminokiseline koriste za stvaranje potrebnih tjelesnih proteina i enzima. Osim toga, aminokiseline nisu odgovorne samo za proizvodnju mišića i svih tjelesnih enzima (uključujući i probavne enzime). One također igraju ključnu ulogu prilikom svakodnevnih aktivnosti. Prema tome, unos proteina važan je preduvjet tjelesnog funkcioniranja – oni izgrađuju mišiće, popravljaju oštećena mišićna vlakna, tkiva i stanice organizma, grade enzime, hormone, hemoglobin i antitijela te imuni sustav. Dakle, proteini ulaze u probavu, razgrađuju se na aminokiseline da bi njihova glavna biološka uloga bila ponovna izgradnja proteina. Postoje i aminokiseline koje ne ulaze u sastav proteina i nazivaju se neproteinske aminokiseline (npr. ß-alanin, ornitin i citrulin).

Sinteza proteina

Bodybuilding potiče procese koji sudjeluju u izgradnji i razgradnji mišićnog tkiva. Mišići se razvijaju kada su anabolični procesi (sinteza proteina) veći od kataboličnih procesa razgradnje mišića. Uravnoteženje stresa uzrokovanog treningom, pomoću odmora i prehrane vrlo je važno za pozitivan smjer mišićnog razvoja i antikataboličnih funkcija. Unos proteina igra, između ostalog, važnu funkciju u ostvarenju mišićnog razvoja. Pri tome nemaju svi proteini jednaku uspješnost izgradnje tjelesnih proteina jer nemaju svi jednaku uspješnost apsorpcije i biološku vrijednost (BV). Unošenje proteina u obliku suplemenata dodatno pomaže pri oporavku, izgradnji i razvijanju mišićnog tkiva, jer whey, kako će biti pokazano, ima najveću biološku vrijednost.

Probava proteina iz hrane počinje u želucu, u kiseloj sredini, uz pomoć enzima pepsina, a nastavlja se u tankom crijevu, u lužnatom okruženju pod utjecajem enzima tripsina, odakle se proteini, uglavnom već rastavljeni do aminokiselina, resorbiraju u krvotok kojim stižu u jetru – mjesto sinteze novih proteina. Međutim, ovdje postoji jedan važan faktor vezan uz strukturu samih proteina unesenih hranom: tjelesni proteini uvijek sadrže svih devet esencijalnih aminokiselina u određenim omjerima i nedostatak samo jedne od njih može značiti i prestanak anaboličke faze, nemogućnost sinteze novih proteina i pokretanje mišićne razgradnje, odnosno katabolizma.

Aminokiseline

Aminokiseline su sastavni blokovi proteina – esencijalni dio ljudskog tijela. One su prirodni spojevi koji u prirodi rijetko dolaze u slobodnom stanju. Uglavnom su međusobno povezane čineći makromolekule peptida i proteina. U čovjekovom se organizmu nalazi 20 vrsta aminokiselina. 11 od njih se mogu izgraditi u samom organizmu, dok je preostalih 9 neophodno unijeti kroz prehranu – te aminokiseline koje čovjekov organizam nije u stanju napraviti, a neophodne su za njegovo funkcioniranje, nazivaju se esencijalne aminokiseline.

Biološka vrijednost (BV) proteina je sposobnost unesenog proteina, koji se razlaže na aminokiseline u probavi, da se izgradi u protein tkiva. Biološka vrijednost ovisi o sadržaju esencijalnih aminokiselina. S obzirom da se one ne sintetiziraju u organizmu, potrebno ih je učestalo i kontrolirano unositi. Što je veća BV proteina, više će se dušika apsorbirati, koristiti i zadržati u organizmu. Biološka vrijednost proteina ukazuje na to koliko dobro ljudsko tijelo može iskoristiti unešene proteine. Što je veća biološka vrijednost proteinske hrane, to uspješnije tijelo od nje može izgrađivati vlastite proteinske strukture, tako da ih prvo razlaže na aminokiseline, a zatim od njih stvara proteine.

Da bi tijelo učinkovito iskorištavalo i sintetiziralo proteine, moraju biti prisutne sve esencijalne aminokiseline u pravilnom omjeru unutar tih proteina. Biološka vrijednost tj. kakvoća prehrambenog proteina rezultira iz sadržaja esencijalnih aminokiselina i sposobnosti resorpcije. Maksimalna biološka vrijednost iznosi 100, a to znači da se 100% unesena količina proteina može pretvoriti u čovjekov tjelesni protein.

Što to zapravo znači? Ako unesemo proteine koji imaju nedovoljan i nepravilan omjer esencijalnih aminokiselina, onda oni neće moći ponovno izgraditi 100% broj proteina, već puno manje.

Dakle, aminokiseline, da bi izgradile protein, moraju odgovarati jedna uz drugu i moraju biti sve zastupljene. Mora ih biti pravilan broj – nijedna ne smije nedostajati jer se inače ne može izgraditi tjelesni protein. Pa tako u nekoj hrani nekih aminokiselina ili nema ili ih nema dovoljno ili im je resorpcija sporija.

Dakle, ako u prehrani nedostaje samo jedna od devet prijeko potrebnih esencijanih aminokiselina, sinteza novih tjelesnih proteina će stati. Sinteza proteina obavlja se procesom translacije u kojem se abeceda nukleinskih kiselina mora prevesti na jezik proteina s 20 različitih aminokiselina. Tijelo može izgraditi toliko vlastitih proteina koliki je nivo najniže ograničavajuće aminokiseline u proteinskoj hrani. Ako kroz ishranu unosimo različite vrste proteina, onda se taj ograničavajući niski nivo neke aminokiseline može korigirati i tijelo tada može izgraditi daleko više vlastitih proteina. Ravnoteža navedenih devet aminokiselina u bilo kojoj namirnici određuje njezinu kakvoću i iskoristivost. BV je u tom smislu mjera iskoristivosti proteina. BV nam govori koliki se postotak proteina unesenih hranom prevede u tjelesne proteine. Što je veća BV, veća je i iskoristivost proteina u tijelu.

Biološka vrijednost proteina

Biološka vrijednost proteina je uspješnost proteina da se u potpunosti pretvori i sintetizira u protein tkiva, što ovisi o sadržaju i rasporedu esencijalnih aminokiselina u njemu.

Kao temelj za izračunavanje biološke vrijednosti proteina koristi se profil aminokiselina čija je postavljena biološka vrijednost jednaka 100. Mnoge namirnice životinjskog porijekla poput mesa, mlijeka i ribe imaju biološku vrijednost između 80 i 90, dok namirnice biljnog porijekla imaju nižu biološku vrijednost. Proteinski koncentrati koji su u tom smislu bolji, imaju od 100 do 160.

Proteini  koji sadrže sve prave omjere i količine navedenih esencijalnih aminokiselina nazivamo visokokvalitetnim ili potpunim proteinima i njihov BV je blizu 100%. To su uglavnom namirnice životinjskog porijekla: meso, perad, riba, mlijeko, mliječni proizvodi i jaja. Biljni proteini obično se smatraju proteinima niže kvalitete ili nepotpunim proteinima jer im uglavnom nedostaje jedna ili više esencijalnih aminokiselina. Takvi proteini imaju BV najčešće niži od 70%.

Biološka vrijednost pokazuje konačni broj grama proteina koji se sintetizirao iz 100 g proteina unesene hrane u čovjekovom metabolizmu.

BV pokazuje omjer svih nitrogena iz proteina unesenih hranom, s nitrogenima apsorbiranim u organizam, tog istog proteina. Pomnožen sa 100, dobiveni je broj vrijednost iskoristivosti proteina. BV za proteine različitih izvora točno pokazuje koje od njih čovjekovo tijelo najbolje apsorbira. Na vrhu liste najbolje biološke vrijednosti je izolat proteina sirutke (whey), a proteini biljnog porijekla nalaze se na dnu ljestvice.

Npr:

• Whey Protein Isolate – izolat proteina sirutke – 159
• Whey Protein Concentrate – koncentrat proteina sirutke – 104
• Kasein – 77
• Sojin protein – 74
• Jaje cijelo – 100
• Mlijeko – 60
• Bjelanjak jajeta – 88
• Piletina – 79
• Riba – 70
• Smeđa riža – 57
• Bijela riža – 56
• Kikiriki – 55
• Soja zrno – 47
• Kukuruz – 36

Što je veća biološka vrijednost proteina, to je bolja apsorpcija proteina koji omogućuju više aminokiselina za potrebe tijela. Zbog toga treba konzumirati različite izvore proteina u prehrani. Osim toga, biljni izvori proteina nisu kompletni (osim soje) jer nemaju sve esencijalne aminokiseline. Biološke vrijednosti biljnih proteina su niže vrijednosti, ali oni nisu i nekvalitetni. Biljni su proteini u manjku s ponekom esencijalnom aminokiselinom. Tako npr. žitarice ne sadrže dovoljno aminokiseline lizin, dok mahunarke ne sadrže dovoljno aminokiseline metionin. Ipak, kada se zajedno konzumiraju, oni se nadopunjuju.

Whey/protein sirutke i biološka vrijednost

Biološka vrijednost proteina sirutke je najveća. Sirutka je derivat mlijeka i nastaje pri proizvodnji sira. Sirutka je po formi tekućina koja sadrži manje od 1% proteina i preko 93% vode. Nakon nekoliko stupnjeva obrade, sirutka može biti rafinirana tako da se pretvori u proteine. Što je proces kompleksniji, nastaje whey s većim sadržajem proteina, lako probavljiv, tijelo ga bolje i brzo apsorbira i on je biološki vrijedniji od bilo kojeg drugog izvora proteina.

Veća BV proteina sirutke/wheya od proteina mlijeka potječe i od visokog sadržaja lizina (40% više u sirutki nego u mlijeku) i tioaminokiselina (2,5 puta više u sirutki). BV proteina sirutke veća je i od mnogih drugih životinjskih proteina (mesa, jaja) koji se koriste u prehrani. Osim toga, porastom omjera cistin – metionin raste iskoristivost proteina u organizmu. Omjer proteina sirutke nekoliko je puta veći od kazeina koji je manje iskoristiv. Korištenje proteina sirutke, kao funkcionalnog dodatka hrani, ovisi o tome hoće li znanstvenici i konzumenti prepoznati važnost razumijevanja molekularne osnove funkcionalnosti proteina.

Nutritivna vrijednost proteina može se izraziti određenim pokazateljima kao što su:
biološka vrijednost (BV), omjer djelotvornosti proteina (PER), neto iskorištenje proteina (NPU) i stvarna probavljivost (TD).

Nutritivna vrijednost proteina ovisi o udjelu različitih aminokiselina koje se apsorbiraju u probavnom sustavu. Stvarna probavljivost TD pojedinih navedenih izvora proteina je vrlo slična, međutim BV veća je za protein sirutke nego za kazein zbog povoljnijeg sastava aminokiselina, ponajviše zbog  α-laktalbumina čiji je aminokiselinski sastav blizu biološkog optimuma. Iz navedenog proizlazi da postoji i velika razlika u biološkoj vrijednosti proteina sirutke, koja ovisi isključivo o proizvodnom procesu.

Proizvodnja i biološka vrijednost wheya/proteina sirutke

Dakle, proteinska BV se procjenjuje prema sadržaju i iskoristivosti proteina. BV proteina je mjera iskoristivosti količine proteina koji se zadržava u tijelu po gramu apsorbiranog proteina. Protein sirutke dobiven hladnim postupkom ionskom izmjenom i mikrofiltracijom ima biološku vrijednost 104-159, a kazein ima biološku vrijednost 77. Proteini jajeta imaju biološku vrijednost 100 i najvrijedniji su proteini iz neprerađene hrane. Razlike u BV raznih wheya ovise o metodi kojom se whey dobiva. Proizvodnja wheya hladnim postupkom je najkvalitetnija jer se proteini na visokim temperaturama denaturiraju te im se smanjuje iskoristivost, a time i biološka vrijednost. Danas se zna da su najvrijedniji proteini sirutke dobiveni hladnim postupkom, ionskom izmjenom i mikrofiltracijom.

Dakle, biološka vrijednost proteina sirutke/wheya je uvjetovana, između ostalog, i načinom proizvodnje. Biološka vrijednost wheya je znak kvalitete. Proizvodnja raspršivanjem proteina donosi veću topljivost i lakšu prihvatljivost za tijelo. Proteini sirutke izrađeni suhim sprejanjem, tj. raspršivanjem proteina su kvaliteniji.

Zaključno

Biološka vrijednost proteina predstavlja sposobnost tog proteina da se u potpunosti preradi, ugradi i sintetizira u građevni protein čovjekovog tkiva, a ovisi o sadržaju i rasporedu njegovih esencijalnih aminokiselina. Biološka vrijednost proteina rezultira iz sadržaja esencijalnih aminokiselina i sposobnosti resorpcije. Važno je da su zastupljene sve esencijalne aminokiseline i to u pravilnom odnosu. Osnovna mjera BV je 100, što znači da se 100% unesena količina proteina može pretvoriti u protein tijela. Izvori proteina s visokom biološkom vrijednošću su: whey, mliječni proizvodi (svježi sir), jaja, meso, riba, kazein. Ipak, postoji i nedostatak životinjskih proteina: to što se u tijelo unose i popratne tvari kao što su purini, kolesterol i masnoće. Biljni proteini imaju (osim izoliranog sojinog proteina) nižu biološku vrijednost. Ipak, kombinacijom raznolikih izvora proteina mogu se dobiti visoke biološke vrijednosti.

Literatura:

• Herceg, Z., Režek, A.  (2006). Prehrambena i funkcionalna svojstva koncentrata i izolata proteina sirutke. Mljekarstvo, 56 (4) 379-396.