Биологическая ценность продукта, BVaap и вебинар MTU Vet Club
Белок высокого качества
Калькулятор BVaap — инструмент, позволяющий оценить биологическую ценность сырья и готовых кормов с помощью расчета аминокислотного профиля. Те, кто сталкиваются с нутрициологией, разработкой кормов, питанием, диетами, слышат порой противоречивые фразы: «белка должно быть не слишком много» или, наоборот, «должно быть много, и при этом он должен быть качественный, усвояемый, питательный!». Это верно. Например, пожилому животному не нужно большое количество белка, но белок должен быть высокого качества. Но что скрывается под понятием «качественный, усвояемый и питательный белок»? Как сравнить эти показатели в индейке, курице, говядине? Мы все понимаем интуитивно, что растительный белок хуже, чем животный, но насколько он хуже, и почему? Растительные белки, как и животные, могут быть разными. Есть очевидные варианты сравнения: пшеничный белок и куриный белок — здесь интуитивно понятно, что для организма человека и животного лучше. Но если сравнивать что-то более близкое — например, белок индейки и курицы, куриную грудка и бедро, соевый белок и кукурузный белок? Для того, чтобы механизм действия в расчетах был понятен, мною был разработан специальный инструмент — Калькулятор BVaap.
Идеальный профиль белка
В основу BVaap ложится информация о биологической ценности. Термин «биологическая ценность» (BV — Biological Value) — довольно известное понятие и фактически обозначает долю белка, которая усвоилась организмом и была переработана в собственные белки. Исторически применялись непростые методы выявления этого показателя (с определенными погрешностями) — рассчитывали, сколько азота из белка съели, и сколько азота из белка выделилось животным (не стоит путать с перевариваемостью — сколько белка съело животное, и сколько белка получилось на выходе).
По мере накопления данных о том, каких аминокислот нужно больше и каких меньше, появилось такое понятие, как «идеальный профиль белка». Так назвали правильное соотношение всех аминокислот, которые должны в полной мере удовлетворять потребности конкретного вида животного.
В свое время для человека было экспериментально установлено, что яичный белок является наиболее близким к идеальному профилю аминокислот — его приняли за отметку в 100 баллов, и другие белки теперь сравнивают с яичным белком и присваивают им баллы. Аминокислотные профили известны и для человека, и для продуктивных животных, и для некоторых лабораторных животных. А теперь появились данные и для непродуктивных животных. Чем сильнее различается пищевой тип у животных, тем более выражены различия аминокислотного профиля. Кроме того, аминокислотный профиль различается для разных стадий жизни организма.
Расчет аминокислотного профиля
Где же можно найти данные по идеальному аминокислотному профилю для каждой стадии жизни каждого вида животного? Важно понимать, что профиль нужен целиком (включая заменимые и незаменимые аминокислоты) для сравнения с профилем белка.
Чаще всего в научных работах, статьях, которые используются при обсуждении данной темы, приводилась информация по аминокислотному профилю из нормативов по кормам NRC. Но надо понимать, что обновление информации в любых нормативах — процесс не быстрый, и несколько отстает от актуальных исследовательских разработок. Поэтому наш расчет был произведен на основе последних научных данных по потребностям в аминокислотах.[1,2]
И хотя на сегодняшний день профиль, который мы использовали для расчета, максимально приближен к идеальному профилю животного, в течение последующих нескольких лет по мере обновления научных трудов мы будем дорабатывать и расширять данные для калькулятора BVaap. На сегодняшний день это хорошая стартовая точка, теоретический расчет индекса соответствия аминокислотного профиля белка — сырья или корма — идеальному аминокислотному профилю конкретного вида животного, без учета перевариваемости.
Принцип лимитирующей аминокислоты
Алгоритм расчета основан на Законе ограничивающего фактора Либиха (также известен как «принцип бочки Либиха»). Белки синтезируются на основе генов, то есть с ДНК считывается матричный РНК, который захватывается рибосомой, и рибосома как фабрика, работающая по конкретной рецептуре, по триплетам переводит код в аминокислоту. Происходит все это поочередно с каждым триплетом и аминокислотой. При этом, если транспортная РНК не поставляет какую-то одну из аминокислот, то не синтезированный белок сбрасывается и утилизируется. Важно понимать, что дефицит даже одной аминокислоты критичен для организма. Принцип бочки Либиха предполагает, что расчет производится по дефицитной / лимитирующей аминокислоте. Данная модель является упрощенным вариантом объяснения, но в принципе все механизмы так работают, и биологическую ценность таким образом считают в том числе и для людей.
Далее считается соотношение аминокислотного профиля по каждой аминокислоте. Когда цифра меньше единицы, это значит, что данной аминокислоты меньше, чем в идеальном профиле, если больше единицы — больше, чем в идеальном профиле. Если мы добавим в процессе производства корма для кошек или собак сверху к сырью отдельно лимитирующую аминокислоту, то мы переходим к следующим лимитирующим аминокислотам и поднимаем биологическую ценность до более высокого процента. Для кошек ситуация немного сложнее, чем для собак, так как у собак в основном дефицитная аминокислота — это метионин, а у кошек большое разнообразие дефицитных аминокислот. То есть в сравнении двух аминокислотных профилей кошки и собаки можно увидеть, что важен именно весь профиль, все аминокислоты, а не одна лимитирующая аминокислота. Порой недостаточно изменить уровень одной аминокислоты, лучше поработать с другими источниками белка. Благодаря данному инструменту можно оценить, насколько конкретно используемый белок подходит для тех или иных рационов. Перепроверку данных проводили по идеальному аминокислотному профилю для человека, в том числе сравнивали лимитирующие аминокислоты, которые известны для питания людей.
Ингредиентная база кормов и BVaap
На схеме «Сравнение BVaap основных ингредиентов» можно увидеть первичный результат нашей работы по оценке биологической ценности сырья. За основу брали данные для аминокислотного профиля взрослых кошек и собак.[3]
Что интересного можно увидеть: у яичного белка для собак, как и для людей (биологическая ценность яичного белка для человека — 97 %), биологическая ценность равна 93 % с лимитирующими аминокислотами метионином и треонином; при этом для кошек биологическая ценность яичного белка — всего 74 % с лимитирующей аминокислотой аргинином.
Вы, может быть, удивитесь, почему нет лимитирующей аминокислоты таурина. Ответ прост: таурин — небелковая аминокислота, а колебания по ней могут быть очень высокие; к тому же не так много публикаций и исследований по сырью с таурином, поэтому в производстве кормов таурин из сырья при расчете не учитывается и всегда добавляется отдельно.
Хороший пример отличия в данном случае перевариваемости и усвояемости — перьевая мука. Если кератин / коллаген расщепленный, то есть гидролизованный, то перевариваемость у него высокая. И после того, как он переварился, его биологическая ценность для кошек становится 18 % (с рядом лимитирующих аминокислот), а для собак 17 % (с одной лимитирующей аминокислотой). Но если кератин / коллаген не гидролизованный, то его перевариваемость практически нулевая и, соответственно, биологическая ценность для организма будет незначительная. К тому же не гидролизованная перьевая мука (даже 5 % от состава) плохо может сказываться на пищеварении животного.
По схеме выше также можно отметить, что животные белки по биологической ценности — более полезное сырье в кормах для кошек и собак, чем растительные белки, и в среднем находятся на уровне 50–80 % BVaap.
Так как сырья выше 80 % по биологической ценности практически нет, нельзя взять один идеальный белок и сделать на его основе корм — необходимо самостоятельно подбирать комбинации источников белка, чтобы получить хорошую биологическую ценность для кошки или собаки на уровне 65–80 %.
Цифры по аминокислотному профиля представленного сырья берем из справочника[3] «Химический состав пищевых продуктов. Справочные таблицы содержания основных пищевых веществ и энергетической ценности блюд и кулинарных изделий» / Под ред. проф., д-ра техн, наук И. М. Скурихина, а по специфическим ингредиентам кормов для животных берем данные из базы Американской Ассоциации Ветеринарного Питания с усредненным анализом по более чем 20 профилям.
Применение калькулятора BVaap
Благодаря параметру BVaap можно:
- выбрать сырье с максимальной питательностью для производства кормов, особенно актуально для пожилых животных (теперь можно понять, какого белка должно быть мало, при этом он должен быть качественным) и специализированных диетических рационов;
- оценить качество сырья и выявить фальсификацию по аминокислотному профилю (что очень важно для технологов, R&D сотрудников, производителей кормов);
- при необходимости доработать рацион, например, понимая, что для собак дефицитная аминокислота — метионин, добавлять ее отдельно и улучшать биологическую ценность корма;
- оценить биологическую ценность новых технологичных видов белка (львинка, ферментированные растительные белки, «бактериальный белок из газа» и т. д.), чтобы понять, насколько они способны без ущерба для здоровья животных заменить «классические» источники — курицу, индейку и прочие.
О том, как мы начали использовать калькулятор BVaap при расчете биологической ценности для сухих и влажных кормов BOWL WOW™, можно прочитать в статье BVaap и определение качества белка в корме (bowlwow.com). Благодаря этим проверкам можно убедиться, что корм сделан не из перьевой муки и не за счет большого добавления растительных источников белка, а за счет высококачественных белков животного происхождения.
—————————————————
[1] Amino Acids in Nutrition and Health. Amino acids in systems function and health / ed. Guoyao Wu. Cham, Switzerland : Springer Nature, 2020. 220 p. (Advances in Experimental Medicine and Biology ; vol. 1265).
[2] Amino acid nutrition and metabolism in domestic cats and dogs. Li and Wu, Journal of Animal Science and Biotechnology (2023). https://doi.org/10.1186/s40104-022-00827-8
[3] Химический состав российских пищевых продуктов: Справочник / Под ред. член-корр. МАИ, проф. И. М. Скурихина и академика РАМН, проф. В. А. Тутельяна. - Х46 М.: ДеЛи принт, 2002. - 236 с.
