食品營養(yǎng)學(xué)蛋白質(zhì)與氨基酸

1、Section 6Section 6蛋白質(zhì)和氨基酸蛋白質(zhì)和氨基酸 (protein)(protein)一、概述一、概述n蛋白質(zhì)是一類復(fù)雜的高分子有機化合物。主要蛋白質(zhì)是一類復(fù)雜的高分子有機化合物。主要含有碳、氫、氧、氮，及少量硫、磷、鐵、銅、含有碳、氫、氧、氮，及少量硫、磷、鐵、銅、碘、鈷元素等。與其他供能營養(yǎng)素相較，含有碘、鈷元素等。與其他供能營養(yǎng)素相較，含有氮元素是其最突出的特點，因而蛋白質(zhì)是人體氮元素是其最突出的特點，因而蛋白質(zhì)是人體氮元素的唯一供源。這也是其他營養(yǎng)素?zé)o法替氮元素的唯一供源。這也是其他營養(yǎng)素?zé)o法替代的。一般蛋白質(zhì)中氮的平均含量為代的。一般蛋白質(zhì)中氮的平均含量為16%，以，

2、以測出的含氮量乘以測出的含氮量乘以6.25即可換算成蛋白質(zhì)量。即可換算成蛋白質(zhì)量。二、蛋白質(zhì)的分類二、蛋白質(zhì)的分類n蛋白質(zhì)的分類方法有多種。營養(yǎng)學(xué)中一般多按化學(xué)結(jié)構(gòu)、形狀及蛋白質(zhì)的分類方法有多種。營養(yǎng)學(xué)中一般多按化學(xué)結(jié)構(gòu)、形狀及營養(yǎng)價值等三種方法分類。營養(yǎng)價值等三種方法分類。n1.按化學(xué)結(jié)構(gòu)：可將蛋白質(zhì)分為單純蛋白質(zhì)（純?yōu)榘椿瘜W(xué)結(jié)構(gòu)：可將蛋白質(zhì)分為單純蛋白質(zhì)（純?yōu)?氨基酸所組氨基酸所組成）與結(jié)合蛋白質(zhì)（單純蛋白質(zhì)與非蛋白質(zhì)分子結(jié)合而成）兩大成）與結(jié)合蛋白質(zhì)（單純蛋白質(zhì)與非蛋白質(zhì)分子結(jié)合而成）兩大類。前者如清蛋白、球蛋白、谷蛋白等，水解后的最終產(chǎn)物只是類。前者如清蛋白、球蛋白、谷蛋白等，水解后的

3、最終產(chǎn)物只是氨基酸；后者如核蛋白、糖蛋白、脂蛋白等，水解后還有其所含氨基酸；后者如核蛋白、糖蛋白、脂蛋白等，水解后還有其所含的非蛋白質(zhì)分子（輔基）。的非蛋白質(zhì)分子（輔基）。n2.按蛋白質(zhì)形狀：可將蛋白質(zhì)分為纖維狀蛋白質(zhì)和球狀蛋白質(zhì)。按蛋白質(zhì)形狀：可將蛋白質(zhì)分為纖維狀蛋白質(zhì)和球狀蛋白質(zhì)。前者多為結(jié)構(gòu)蛋白，是形成機體組織的物質(zhì)基礎(chǔ)，如膠原蛋白等；前者多為結(jié)構(gòu)蛋白，是形成機體組織的物質(zhì)基礎(chǔ)，如膠原蛋白等；后者多用以合成生物活性因子，如酶、激素、免疫因子、補體等。后者多用以合成生物活性因子，如酶、激素、免疫因子、補體等。n3.按營養(yǎng)價值：可將蛋白質(zhì)分為完全蛋白質(zhì)、半完全蛋白質(zhì)和不按營養(yǎng)價值：可將蛋白質(zhì)

4、分為完全蛋白質(zhì)、半完全蛋白質(zhì)和不完全蛋白質(zhì)。完全蛋白質(zhì)所含氨基酸種類齊全、數(shù)量充足、比例完全蛋白質(zhì)。完全蛋白質(zhì)所含氨基酸種類齊全、數(shù)量充足、比例合理，既能維持動物生存，又能促其生長發(fā)育，如牛奶、蛋、肝合理，既能維持動物生存，又能促其生長發(fā)育，如牛奶、蛋、肝臟、酵母、黃豆及胚芽等食物中所含的蛋白質(zhì)；否則即為不完全臟、酵母、黃豆及胚芽等食物中所含的蛋白質(zhì)；否則即為不完全蛋白質(zhì)，其所含氨基酸種類不全，如動物明膠和玉米膠蛋白等；蛋白質(zhì)，其所含氨基酸種類不全，如動物明膠和玉米膠蛋白等；半完全蛋白質(zhì)所含氨基酸種類齊全，但有的氨基酸數(shù)量不足，雖半完全蛋白質(zhì)所含氨基酸種類齊全，但有的氨基酸數(shù)量不足，雖能維持動

5、物生存，卻不能促其生長發(fā)育，如麥膠蛋白等。能維持動物生存，卻不能促其生長發(fā)育，如麥膠蛋白等。三、蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)三、蛋白質(zhì)的理化性質(zhì) n蛋白質(zhì)經(jīng)物理或化學(xué)方法處理后，其性質(zhì)可發(fā)生改蛋白質(zhì)經(jīng)物理或化學(xué)方法處理后，其性質(zhì)可發(fā)生改變。變性后的蛋白質(zhì)較易被人體蛋白酶消化。這就變。變性后的蛋白質(zhì)較易被人體蛋白酶消化。這就是蛋白質(zhì)食品在加工后更易被人消化、吸收的原理。是蛋白質(zhì)食品在加工后更易被人消化、吸收的原理。除用酸或堿水解蛋白質(zhì)外，亦有利用酶水解蛋白質(zhì)，除用酸或堿水解蛋白質(zhì)外，亦有利用酶水解蛋白質(zhì)，均可使之分解成氨基酸。如醬油、醬、醬豆腐、豆均可使之分解成氨基酸。如醬油、醬、醬豆腐、豆腐、奶酪、松花蛋

6、等食品。若采用高溫或酒精可使腐、奶酪、松花蛋等食品。若采用高溫或酒精可使細菌細胞中的蛋白質(zhì)變性凝固，失去活力，以達到細菌細胞中的蛋白質(zhì)變性凝固，失去活力，以達到殺菌消毒目的。殺菌消毒目的。n此外，蛋白質(zhì)的分子量極大，不能透過半透膜，利此外，蛋白質(zhì)的分子量極大，不能透過半透膜，利用這個性質(zhì)通過透析，可對不同蛋白質(zhì)進行分離和用這個性質(zhì)通過透析，可對不同蛋白質(zhì)進行分離和純化。同時，蛋白質(zhì)含有的羧基和氨基，具有酸性純化。同時，蛋白質(zhì)含有的羧基和氨基，具有酸性和堿性，可成為人體內(nèi)重要的緩沖體系，以緩解外和堿性，可成為人體內(nèi)重要的緩沖體系，以緩解外因?qū)C體產(chǎn)生的沖擊性影響。因?qū)C體產(chǎn)生的沖擊性影響。四、氨

7、基酸和肽四、氨基酸和肽 蛋白質(zhì)由蛋白質(zhì)由20種氨基酸種氨基酸以肽鍵連結(jié)在一起，并以肽鍵連結(jié)在一起，并形成一定的空間結(jié)構(gòu)的形成一定的空間結(jié)構(gòu)的大分子。大分子。 氨基酸氨基酸 英文英文 氨基酸氨基酸 英文英文 必需氨基酸必需氨基酸異亮氨酸異亮氨酸亮氨酸亮氨酸賴氨酸賴氨酸蛋氨酸蛋氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸蘇氨酸蘇氨酸色氨酸色氨酸纈氨酸纈氨酸組氨酸組氨酸* *非必需氨基酸非必需氨基酸丙氨酸丙氨酸精氨酸精氨酸Isoleucine(IleIsoleucine(Ile) )Leucine(LeuLeucine(Leu) )Lysine(LysLysine(Lys) )Methionine(MetMethionin

8、e(Met) )Phenylalanine(PhePhenylalanine(Phe) )Threonine(ThrThreonine(Thr) )Tryptophan(TrpTryptophan(Trp) )Valine(ValValine(Val) )Histidine(HisHistidine(His) )Alanine(AlaAlanine(Ala) )Arginine(ArgArginine(Arg) )天門冬氨酸天門冬氨酸天門冬酰胺天門冬酰胺谷氨酸谷氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺甘氨酸甘氨酸脯氨酸脯氨酸絲氨酸絲氨酸條件必需氨基酸條件必需氨基酸半胱氨酸半胱氨酸酪氨酸酪氨酸Aspartic ac

9、id(Asp)Aspartic acid(Asp)Asparagine(AsnAsparagine(Asn) )GlutamicGlutamic acid(Glu acid(Glu) )Glutamine(GlnGlutamine(Gln) )Glycine(GlyGlycine(Gly) )Proline(ProProline(Pro) )Serine(Ser)Serine(Ser)Cysteine(CysCysteine(Cys) )Tyrosine(TyrTyrosine(Tyr) )* *組氨酸為嬰兒必需氨基酸，成人需要量可能較少。組氨酸為嬰兒必需氨基酸，成人需要量可能較少。摘自摘自M

10、odern Nutrition in Health and Disease Modern Nutrition in Health and Disease ，第，第9 9版，第版，第1414頁，頁，19991999年。年。 構(gòu)成人體蛋白質(zhì)的氨基酸構(gòu)成人體蛋白質(zhì)的氨基酸 患白化病的蟒蛇患白化病的蟒蛇Chiu是一位瑞典是一位瑞典籍的香港女孩籍的香港女孩,也也是世界上是世界上25,000分之一的無色人種分之一的無色人種(白化病白化病)。因為。因為父母不想她受到太父母不想她受到太多關(guān)注而特地移民多關(guān)注而特地移民北歐北歐,她因病情一她因病情一直視力微弱但卻一直視力微弱但卻一直專注于學(xué)習(xí)攝影。直專注于學(xué)習(xí)攝

11、影。偶爾發(fā)現(xiàn)自己在鏡偶爾發(fā)現(xiàn)自己在鏡頭里有一種獨特的頭里有一種獨特的美美,她后來也成為她后來也成為法國巴黎國際時尚法國巴黎國際時尚模特。模特。白化病海豚白化病海豚1.氨基酸的分類氨基酸的分類n目前，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)構(gòu)成人體蛋白質(zhì)的氨基酸有目前，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)構(gòu)成人體蛋白質(zhì)的氨基酸有20種。其中，有種。其中，有一部分是人體能自行合成的。但還有一部分是人體能自行合成的。但還有8種是人體不能自行合成種是人體不能自行合成或合成速度不能滿足機體的生理需要，必須由食物供給的，或合成速度不能滿足機體的生理需要，必須由食物供給的，故被稱為必需氨基酸，如異亮氨酸、亮氨酸、蘇氨酸、苯丙故被稱為必需氨基酸，如異亮氨酸、亮氨酸、蘇

12、氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、賴氨酸、蛋氨酸、纈氨酸；其他的則為非必氨酸、色氨酸、賴氨酸、蛋氨酸、纈氨酸；其他的則為非必需氨基酸。應(yīng)該注意的是，所謂必需和非必需只是營養(yǎng)學(xué)中需氨基酸。應(yīng)該注意的是，所謂必需和非必需只是營養(yǎng)學(xué)中的概念。也就是說非必需氨基酸只是不需要食物供給。對于的概念。也就是說非必需氨基酸只是不需要食物供給。對于嬰兒而言，組氨酸亦屬必需氨基酸，故其必需氨基酸為嬰兒而言，組氨酸亦屬必需氨基酸，故其必需氨基酸為9種。種。n一般按氨基酸的營養(yǎng)學(xué)特征，除必需氨基酸和非必需氨基酸一般按氨基酸的營養(yǎng)學(xué)特征，除必需氨基酸和非必需氨基酸外，還有一類條件必需氨基酸，又稱半必需氨基酸。這類氨外，還有一類條

13、件必需氨基酸，又稱半必需氨基酸。這類氨基酸有其合成需要其他氨基酸供碳；且其合成的最高速度有基酸有其合成需要其他氨基酸供碳；且其合成的最高速度有限等特點，如半胱氨酸、酪氨酸、精氨酸、絲氨酸和甘氨酸限等特點，如半胱氨酸、酪氨酸、精氨酸、絲氨酸和甘氨酸等。條件必需氨基酸的長期缺乏會引起人體某些蛋白質(zhì)合成等。條件必需氨基酸的長期缺乏會引起人體某些蛋白質(zhì)合成障礙。障礙。n2.2.必需氨基酸必需氨基酸 EAA EAA （essential amino acid essential amino acid ）n 人體不能合成或合成速度不能滿足機體人體不能合成或合成速度不能滿足機體需要，必須從食物中直接獲得的，

14、稱需要，必須從食物中直接獲得的，稱EAA.EAA.EAAsleucine 亮亮 isolucine 異亮異亮 lysine 賴賴 methionine 蛋蛋 Phenplalane 苯丙苯丙 threonine蘇蘇 trytophan 酪酪 valine 頡頡 + + histidine 組組3.3.氨基酸模式氨基酸模式* * *（amino acid pattern，AAP）n是某種是某種ProPro中各種中各種EAAEAA的構(gòu)成比例。的構(gòu)成比例。n將該將該ProPro中的色氨酸含量設(shè)為中的色氨酸含量設(shè)為1 1，再分，再分別計算其它別計算其它EAAEAA與色氨酸的相應(yīng)比值，與色氨酸的相應(yīng)比值

15、，而得到的一系列而得到的一系列比值比值* *。優(yōu)質(zhì)蛋白和參考蛋白：優(yōu)質(zhì)蛋白和參考蛋白： 動物性Pro（蛋、奶、肉、魚等）、大豆Pro的AAP與人體的較接近 優(yōu)質(zhì)Pro 其中雞蛋Pro的AAP與人體的最接近 常作為參考蛋白（Reference Protein） 實驗 植物性Pro往往相對缺少以下幾種EAA 賴氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸和色氨酸（如主食大米和面粉Pro中賴氨酸相對含量最少） 所以 植物性Pro的營養(yǎng)價值較低4.限制氨基酸限制氨基酸（limiting amino acid LAA） 如果食物蛋白質(zhì)所含的必需氨基酸中，如果食物蛋白質(zhì)所含的必需氨基酸中，有一種或幾種的含量偏低，即會導(dǎo)致食物蛋有

16、一種或幾種的含量偏低，即會導(dǎo)致食物蛋白質(zhì)中的其他必需氨基酸得不到充分利用，白質(zhì)中的其他必需氨基酸得不到充分利用，以致這種食物蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值降低。這一以致這種食物蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值降低。這一/ /幾種幾種EAAEAA就稱為該就稱為該ProPro的的LAA, LAA, 比值最低的稱比值最低的稱為為第一第一LAALAA，余者類推。，余者類推。 五、蛋白質(zhì)的消化、吸收和代謝五、蛋白質(zhì)的消化、吸收和代謝 蛋白質(zhì)在胃腸道中經(jīng)多種蛋白酶及肽酶的共同作用，即由高分蛋白質(zhì)在胃腸道中經(jīng)多種蛋白酶及肽酶的共同作用，即由高分子物質(zhì)分解為可被吸收的小肽（子物質(zhì)分解為可被吸收的小肽（23個氨基酸）或氨基酸，并在小腸個氨基

17、酸）或氨基酸，并在小腸內(nèi)被吸收，沿著肝門靜脈進入肝臟。一部分氨基酸在肝內(nèi)進行分解內(nèi)被吸收，沿著肝門靜脈進入肝臟。一部分氨基酸在肝內(nèi)進行分解或合成蛋白質(zhì)；另一部分氨基酸繼續(xù)隨血液分布到各個組織器官，或合成蛋白質(zhì)；另一部分氨基酸繼續(xù)隨血液分布到各個組織器官，合成各種特異性的組織蛋白質(zhì)。故肝臟是蛋白質(zhì)代謝的主要器官。合成各種特異性的組織蛋白質(zhì)。故肝臟是蛋白質(zhì)代謝的主要器官。 通常，人體消化道內(nèi)的蛋白質(zhì)是不可能全部被消化、吸收。未通常，人體消化道內(nèi)的蛋白質(zhì)是不可能全部被消化、吸收。未被消化的蛋白質(zhì)和部分消化后又不易被腸壁吸收的蛋白質(zhì)，在大腸被消化的蛋白質(zhì)和部分消化后又不易被腸壁吸收的蛋白質(zhì)，在大腸內(nèi)的

18、細菌作用，發(fā)生腐敗，產(chǎn)生有毒物質(zhì)。其中，大部分隨糞便排內(nèi)的細菌作用，發(fā)生腐敗，產(chǎn)生有毒物質(zhì)。其中，大部分隨糞便排出體外，亦有少量被腸粘膜吸收，隨血液運往肝臟，進行生理解毒，出體外，亦有少量被腸粘膜吸收，隨血液運往肝臟，進行生理解毒，然后隨尿排出，故人體不會因此發(fā)生中毒。如果，這些不易被腸壁然后隨尿排出，故人體不會因此發(fā)生中毒。如果，這些不易被腸壁吸收的蛋白質(zhì)被少量吸收，即可能引起人體過敏反應(yīng)，發(fā)生蕁麻疹、吸收的蛋白質(zhì)被少量吸收，即可能引起人體過敏反應(yīng)，發(fā)生蕁麻疹、濕疹、哮喘等病癥。濕疹、哮喘等病癥。 一般，每天人體腸道內(nèi)被消化、吸收的蛋白質(zhì)約有一般，每天人體腸道內(nèi)被消化、吸收的蛋白質(zhì)約有70克

19、左右?？俗笥?。其不僅來自于食物，也來自于腸道脫落的粘膜細胞和消化液中的蛋其不僅來自于食物，也來自于腸道脫落的粘膜細胞和消化液中的蛋白質(zhì)等。白質(zhì)等。正常人體內(nèi)Pro約為16-19%蛋白質(zhì)分解合成動態(tài)平衡組織Pro不斷更新 修復(fù)每天約3%的Pro被更新腸道 骨髓Pro更新速度較快一切生命的物質(zhì)基礎(chǔ)圖圖 正常人體內(nèi)的蛋白質(zhì)代謝概況正常人體內(nèi)的蛋白質(zhì)代謝概況2構(gòu)成各種重要生理物質(zhì)1組織構(gòu)成成分瘦體組織*酶 抗體 激素等3供能約16.7 kJ (4.0 kcal)/g 六、體內(nèi)蛋白質(zhì)功能六、體內(nèi)蛋白質(zhì)功能lean tissue七、七、食物蛋白質(zhì)營養(yǎng)學(xué)評價食物蛋白質(zhì)營養(yǎng)學(xué)評價*（一）食物蛋白質(zhì)的含量（一）

20、食物蛋白質(zhì)的含量（contentcontent）Pro數(shù)量數(shù)量質(zhì)量，但如沒有一定數(shù)量，再好的質(zhì)量，但如沒有一定數(shù)量，再好的Pro其營養(yǎng)價值其營養(yǎng)價值也有限也有限含量含量*是營養(yǎng)價值的基礎(chǔ)是營養(yǎng)價值的基礎(chǔ)*一般以微量凱氏（一般以微量凱氏（Kjeldahl）定氮法測定）定氮法測定大豆大豆30-40%30-40%為最高為最高 畜禽魚蛋類畜禽魚蛋類10-20% 10-20% 糧谷類糧谷類8-10% 8-10% 鮮奶類鮮奶類1.5-3.8%1.5-3.8%食物粗蛋白含量食物粗蛋白含量= =食物含氮量食物含氮量6.256.25真消化吸收率=吸收氮 100 %食物氮=食物氮(糞氮糞代謝氮)100%食物氮表觀

21、消化吸收率=食物氮糞氮 100%食物氮七、七、食物蛋白質(zhì)營養(yǎng)學(xué)評價食物蛋白質(zhì)營養(yǎng)學(xué)評價* （二）消化率（二）消化率（digestibility）反映反映Pro在消化道內(nèi)被分解、吸收程度，實際多用在消化道內(nèi)被分解、吸收程度，實際多用表觀消化率表觀消化率1、值更低，作了較低的估計，具有更大的安全性；、值更低，作了較低的估計，具有更大的安全性；2、測定方法簡便易行。、測定方法簡便易行。表 幾種食物的蛋白質(zhì)真消化率（%）食物真消化吸收率食物真消化吸收率雞 蛋973燕 麥867牛 肉953小 米79肉 魚943大 豆 粉867面粉 (精)964菜 豆78大 米884花 生 醬88玉 米856中國混合膳9

22、6吳坤主編營養(yǎng)與食品衛(wèi)生學(xué)M 第5版，北京：人民衛(wèi)生出版社，2003，8，p15生大豆60%熟豆?jié){85% / 豆腐90-96%返回動物性動物性Pro消化吸收率一般高于植物性消化吸收率一般高于植物性Pro七、七、食物蛋白質(zhì)營養(yǎng)學(xué)評價食物蛋白質(zhì)營養(yǎng)學(xué)評價* （三）利用率（三）利用率（utilization）1生物學(xué)價值（生物學(xué)價值（biological value，BV）Pro經(jīng)消化吸收后，進入機體可以儲留利用的部分。經(jīng)消化吸收后，進入機體可以儲留利用的部分。BV 越高，表明其利用率也越高。越高，表明其利用率也越高。BV =儲留氮儲留氮100 =吸收氮吸收氮 ( 尿氮尿代謝氮尿氮尿代謝氮 )100

23、吸收氮吸收氮食物氮食物氮 ( 糞氮糞代謝氮糞氮糞代謝氮 )蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 生物價生物價 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 生物價生物價 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 生物價生物價 全雞蛋全雞蛋 94 大大 米米 77 生黃豆生黃豆 57雞蛋黃雞蛋黃 90 小小 麥麥 67 熟黃豆熟黃豆 64雞蛋白雞蛋白 83 玉玉 米米 60 豆豆 腐腐 65牛牛 奶奶 90 小小 米米 57 綠綠 豆豆 58魚魚 83 高高 粱粱 56 花花 生生 59 牛牛 肉肉 76 白白 菜菜 76豬豬 肉肉 74 七、七、食物蛋白質(zhì)營養(yǎng)學(xué)評價食物蛋白質(zhì)營養(yǎng)學(xué)評價* （三）利用率（三）利用率（utilization） 2氨基酸評分氨基酸評分(amino acid score，AAS / 化學(xué)分，化學(xué)分，chemical score，CS)AAS =被測被測Pro每每g氮氮 (或或Pro) 中氨基酸量中氨基酸量 (mg)理想模式或參考理想模式或參考Pro中每中每g氮氮 (或或Pro) 中氨基酸量中氨基酸量 (mg)1計算被測計算被測Pro每種每種EAA的評分值；的評分值；2找出最低的找出最低的EAA（即第一（即第一