營養(yǎng)之蛋白質(zhì)

1、 營養(yǎng)與食品安全曹暉 西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院預(yù)防醫(yī)學(xué)系 營養(yǎng)與食品衛(wèi)生學(xué)教研室 蛋白質(zhì) （protein）一切生命的物質(zhì)基礎(chǔ)。一、蛋白質(zhì)的元素組成蛋白質(zhì)是主要由碳、氫、氧、氮組成的高分子化合物，其基本構(gòu)成單位是氨基酸。 化學(xué)成分含碳50%56%、氫6%8%、氧19%24%、氮13%19%、硫04%、磷、鐵、銅、錳、鋅、鈷、鉬等。 二、蛋白質(zhì)的功能1. 構(gòu)成人體成分：人體內(nèi)蛋白質(zhì)占體重的1619%，約為干重的45%，參與構(gòu)成人體的任何組織和器官。人體中每天約有3%的蛋白質(zhì)被更新。2. 調(diào)節(jié)生理功能：蛋白質(zhì)構(gòu)成各類生命活性物質(zhì)，如酶、激素、抗體、載體、多種介質(zhì)等。 3. 供給能量：1克食物蛋白質(zhì)在體內(nèi)

2、被代謝分解，可釋放出16.7kJ (4kcal) 的能量。項目名稱 英文縮寫 單位 參考值乳酸脫氫酶 LDH IU/L 109245谷草轉(zhuǎn)氨酶 AST IU/L 065谷丙轉(zhuǎn)氨酶 ALT IU/L 360r-谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶 GGT IU/L 750肌酸激酶 CK IU/L 20-200肌酸激酶同工酶 CK-MB U/L 0.010.0 -羥基丁酸脫氫酶 HBDH U/L 72185淀粉酶 AMY U/L 0220堿性磷酸酶 ALP IU/L 40150總膽紅素 TBIL IU/L 1.721.0直接膽紅素 DBIL umol/L 0-6.8間接膽紅素 IBIL umol/L 1.716.0總膽汁

3、酸 TBA umol/L 0.010.0總蛋白 TP g/L 6083白蛋白 ALB g/L 3555球蛋白 GLB g/L 1535白球比例 A/G 2-4/1尿素氮 BUN mmol/L 2.5-7.8肌酐 CREA umol/L 44-120尿素氮/肌酐 B/C 0.05尿酸 URIC umol/L 150430 三、氨基酸和必需氨基酸1. 氨基酸（amino acid) 是組成蛋白質(zhì)的基本單位。多個不同氨基酸組成肽（peptide)，含10個以上氨基酸稱多肽 (polypeptide)；10個以下氨基酸稱寡肽 (oligopeptide)；個或個氨基酸分別稱為三肽 (tripeptid

4、e) 或二肽 (dipeptide)。構(gòu)成人體蛋白質(zhì)的氨基酸有20種（見圖）。甘氨酸丙氨酸甘氨酸蘇氨酸天冬氨酸苯丙氨酸色氨酸亮氨酸谷氨酸異亮氨酸氨基酸分子式通式氨基酸結(jié)構(gòu)示意圖2. 必需氨基酸 (essential amino acid，EAA) 是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氨基酸。 共9種：異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸、色氨酸、纈氨酸、組氨酸（嬰兒）。 半胱氨酸和酪氨酸在體內(nèi)分別由蛋氨酸和苯丙氨酸轉(zhuǎn)變而來，因此，被稱為半必需氨基酸 (semi-essential amino acid)。 其它9種氨基酸在人體可以自身合成滿足需要，故稱

5、為非必需氨基酸 (non-essential amino acid)。包括丙氨酸、精氨酸、 天門冬氨酸、 天門冬酰胺 、谷氨酸、 谷氨酰胺、 甘氨酸、 脯氨酸、 絲氨酸。3. 氨基酸模式 (amino acid pattern) 是指某種蛋白質(zhì)中各種必需氨基酸的構(gòu)成比例。 計算方法：以該種蛋白質(zhì)中的色氨酸含量為1，分別計算出其它必需氨基酸的相應(yīng)比值 。 當(dāng)食物蛋白質(zhì)的氨基酸模式越接近人體蛋白質(zhì)的氨基酸模式時，必需氨基酸被機體利用的程度也越高，則食物蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值越高。 這樣的蛋白質(zhì)有雞蛋、奶、肉、魚等動物性蛋白質(zhì)和大豆蛋白質(zhì)，被稱為優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)。 其中氨基酸模式與人體蛋白質(zhì)氨基酸模式最接近的某

6、種蛋白質(zhì)常被作為參考蛋白 (reference protein)，通常為雞蛋蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)生物合成示意圖人體蛋白質(zhì)的合成遵循木桶原理蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)食物蛋白質(zhì)中一種或幾種必需氨基酸含量相對較低，導(dǎo)致其它必需氨基酸在體內(nèi)不能被充分利用，造成食物蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值降低，則這些含量較低的氨基酸稱限制氨基酸 (limiting amino acid，LAA)。其中含量最低的稱第一限制氨基酸。植物性蛋白質(zhì)中的限制性氨基酸多為賴氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸、色氨酸。不同食物蛋白質(zhì)和人體蛋白質(zhì)氨基酸模式見表1-1。氨基酸人體全雞蛋牛奶牛肉大豆面粉大米異亮氨酸4.44.43.23.23.4

7、3.44.44.44.34.33.83.84.04.0亮氨酸7.07.05.15.16.86.86.86.85.75.76.46.46.36.3賴氨酸5.55.54.14.15.65.67.27.24.94.91.81.82.32.3蛋氨酸半胱氨酸3.53.53.43.42.42.43.23.21.21.22.82.82.32.3苯丙氨酸酪氨酸6.06.05.55.57.37.36.26.23.23.27.27.23.83.8蘇氨酸4.54.52.82.83.13.13.63.62.82.82.52.52.92.9頡氨酸5.05.03.93.94.64.64.64.63.23.23.63.64

8、.84.8色氨酸1.01.01.01.01.01.01.01.01.01.01.01.01.01.0表1-1 幾種食物和人體蛋白質(zhì)氨基酸模式蛋白質(zhì)的互補作用 (complementary action of protein)：幾種營養(yǎng)價值較低的蛋白質(zhì)混合攝入時，其中的限制氨基酸得到了互相補充，從而使混合蛋白質(zhì)中的必需氨基酸比例更接近人體蛋白質(zhì)的氨基酸模式，提高了膳食蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值。 自行車組裝 車頭 車身 車輪 獨裝 合裝 甲組 乙組 如大豆和米或面混合食用時，大豆蛋白富含的賴氨酸與米面蛋白質(zhì)中的蛋氨酸互相補充，可明顯提高米面蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值（表1-1）。蛋白質(zhì)的互補作用實質(zhì)是必需氨基酸之間

9、的互補。互補原則（膳食調(diào)配原則）a.食物的種屬愈遠(yuǎn)愈好遠(yuǎn)屬： 葷素合用，糧豆混食，粗細(xì)搭配b.食物的種類愈多愈好多樣c.搭配的食物同餐食用同餐強化：在食品中直接加入某些含量不足的必需氨基酸。 四、蛋白質(zhì)的消化、吸收和代謝1. 消化吸收胃：胃酸使蛋白質(zhì)變性，激活胃蛋白酶分解蛋白質(zhì)。小腸：蛋白質(zhì)被胰蛋白酶、糜蛋白酶分解為氨基酸、二肽、三肽，被小腸粘膜細(xì)胞吸收。小腸粘膜細(xì)胞：二肽、三肽被酞酶分解為氨基酸，入肝門靜脈至肝臟。2. 必要氮損失 (obligatory nitrogen losses) 機體每天由于皮膚、毛發(fā)、粘膜脫落，經(jīng)期失血，及腸道菌體死亡排出，損失的氮量，成人平均為53mg/kg體重

10、，相當(dāng)于每人每天丟失20g蛋白質(zhì)。此種氮損失是不可避免的。 因此，相當(dāng)于必要氮損失的蛋白質(zhì)量是人體最低生理需要量。3.氮平衡(nitrogen balance)：是反映機體攝入氮和排出氮關(guān)系的指標(biāo)。用以下公式表示： I = U + F + S I：攝入氮；U：尿氮；F：糞氮；S：皮膚等氮損失零氮平衡: 攝入氮 = 排出氮（正常人） 正氮平衡: 攝入氮 排出氮（兒童，青少年，孕婦，疾病恢復(fù)期等）負(fù)氮平衡: 攝入氮 排出氮（饑餓，疾病，老年）五、蛋白質(zhì)營養(yǎng)失調(diào)1. 蛋白質(zhì)缺乏：若膳食蛋白質(zhì)長期供給不足可發(fā)生。 臨床表現(xiàn)：消化不良腹瀉血漿白蛋白下降水腫肌肉萎縮體重減輕貧血女性月經(jīng)障礙、乳汁分泌減少、

11、生殖功能障礙。 若蛋白質(zhì)攝入嚴(yán)重不足，導(dǎo)致“蛋白質(zhì)惡性營養(yǎng)不良癥 (Kwashiorkor)”，主要表現(xiàn)為水腫。 若蛋白質(zhì)和熱能同時嚴(yán)重缺乏時，導(dǎo)致“干瘦型營養(yǎng)不良 (Marasmus)”, 主要表現(xiàn)為消瘦。KwashiorkorJamaican pediatrician Dr. Cicely D. Williams introduced the name into the medical community in her 1935 Lancet article. The name is derived from the Ga language of coastal Ghana, transl

12、ated as “the sickness the baby gets when the new baby comes”.KwashiorkorOne of many kwashiorkor cases in relief camps during the NigerianBiafran War.MarasmusMarasmusMarasmusMarasmus發(fā)展中國家5歲以下兒童死亡中49%與蛋白質(zhì)-能量營養(yǎng)不良有關(guān)2004年5月，安徽省阜陽市對當(dāng)?shù)?003年3月1日以后出生、以奶粉喂養(yǎng)為主的嬰兒進(jìn)行的營養(yǎng)狀況普查和免費體檢顯示，因食用劣質(zhì)奶粉造成營養(yǎng)不良的嬰兒229人，其中輕、中度營養(yǎng)不良

13、的189人。經(jīng)國務(wù)院調(diào)查組核實，阜陽市因食用劣質(zhì)奶粉造成營養(yǎng)不良而死亡的嬰兒共計12人。國務(wù)院調(diào)查組通過衛(wèi)生學(xué)調(diào)查證實， 不法分子用淀粉、蔗糖等價格低廉的食品原料全部或部分替代乳粉，再用奶香精等添加劑進(jìn)行調(diào)香調(diào)味，制造出劣質(zhì)奶粉，嬰兒生長發(fā)育所必需的蛋白質(zhì)、脂肪以及維生素和礦物質(zhì)含量遠(yuǎn)低于國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 。2. 蛋白質(zhì)攝入過多：蛋白質(zhì)分解為氨由尿排出時，需要大量水分，從而增加腎臟負(fù)擔(dān)。若過多含硫氨基酸（動物蛋白）攝入，可加速骨鈣丟失，易致骨質(zhì)疏松。過多的動物蛋白質(zhì)的攝入，可能會同時攝入過多的動物脂肪和膽固醇，使患肥胖、高血脂、糖尿病、高血壓包括癌癥、痛風(fēng)等慢性疾病發(fā)生的危險性增加。蛋白質(zhì)與腫瘤。

14、六、食物蛋白質(zhì)的營養(yǎng)學(xué)評價食物蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值的優(yōu)劣可從三方面評價：蛋白質(zhì)含量蛋白質(zhì)消化率蛋白質(zhì)利用率1. 蛋白質(zhì)含量：是評價蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值的基礎(chǔ)。用凱氏 (Kjeldahl) 定氮法，測定食物中的氮含量，乘以蛋白質(zhì)換算系數(shù)(6.25), 得出食物蛋白質(zhì)的含量。多數(shù)食物蛋白質(zhì)平均含氮量為16%。粗蛋白質(zhì)含量 = 6.25食物N 表1-2 不同食物的蛋白質(zhì)含量名稱含量(%)畜、禽、魚1020鮮奶1.54.0奶粉2527蛋類1214大豆及豆類2040硬果類1525谷類 610薯類 23蔬菜水果類 12. 蛋白質(zhì)消化率 (digestibility)反映蛋白質(zhì)在消化道內(nèi)被分解的程度和消化后的氨基酸和肽

15、被吸收的程度。計算公式：食物氮食物氮(糞氮糞代謝氮)蛋白質(zhì)消化率(%)= 100該計算結(jié)果也稱真消化率 (true digestibility)實際工作中往往不考慮糞代謝氮，計算得出的結(jié)果稱表觀消化率 (apparent digestibility)。表觀消化率(%) = 食物氮糞氮食物氮100表觀消化率的結(jié)果比真消化率低表1-3 幾種食物蛋白質(zhì)消化率（%） 食物真消化率 食物真消化率雞蛋973牛奶953肉、魚943玉米856大米884面粉(精制)964燕麥867小米79大豆粉867菜豆78花生醬88中國混合膳 963. 蛋白質(zhì)利用率反映蛋白質(zhì)在體內(nèi)被利用的程度。常用指標(biāo)： 生物價 蛋白質(zhì)凈利

16、用率 蛋白質(zhì)功效比值 氨基酸評分生物價 = 氮儲留量氮吸收量100 生物價(biological value, BV)氮吸收量=食物氮（糞氮糞代謝氮）氮儲留量=吸收氮（尿氮尿內(nèi)源氮） 蛋白質(zhì)凈利用率 (net protein utilization, NPU)蛋白質(zhì)凈利用率（%）=消化率生物價 儲留氮量 = 100 攝入氮量食物N 吸收N 儲留N消化率生物價凈利用率 蛋白質(zhì)功效比值 (protein efficiency ratio, PER)蛋白質(zhì)功效比值 = 動物體重增加（g）攝入食物蛋白質(zhì)（g）實驗結(jié)果以酪蛋白為對照組，按以下公式校正：被測蛋白質(zhì)功效比值 = 實驗組功效比值對照組功效比值

17、2.5 氨基酸評分 (amino acid score, AAS)氨基酸評分=被測蛋白質(zhì)每克氮(或蛋白質(zhì))中氨基酸量(mg)理想模式或參考蛋白質(zhì)每克氮(或蛋白質(zhì))中氨基酸量(mg)經(jīng)消化率修正的氨基酸評分 (protein digestibility corrected amino acid score, PDCAAS)PDCAAS=AAS真消化率食 物BVNPU(%)PERAAS表1-4 常見幾種食物蛋白質(zhì)質(zhì)量全雞蛋94843.921.06全牛奶87823.090.98魚83814.551.00牛肉74732.301.00大豆73662.320.63精制面粉52510.600.34大米636

18、32.160.59土豆67600.48表1-5 幾種食物蛋白質(zhì)的PDCAAS 食物蛋白PDCAAS酪蛋白1.00雞蛋1.00大豆分離蛋白0.99牛肉0.92豌豆粉0.69菜豆0.68斑豆0.63燕麥粉0.57花生粉0.52小扁豆0.52全麥0.40 食物蛋白PDCAAS七、蛋白質(zhì)的膳食參考攝入量 1. 推薦攝入量(RNI) (g/d)成人 (1860歲)* 男 女輕體力活動 75 65中體力活動 80 70重體力活動 90 80*按1.16 g蛋白質(zhì)/（kg.d）計算。2. 若按能量計算，蛋白質(zhì)攝入占膳食總能量的10%12%，兒童青少年為12%14%。例：輕體力活動成年男性，能量攝入為2400kcal/d，則蛋白質(zhì)攝入量應(yīng)為：2400kcal/d12%4kcal/g=72g/d八、蛋白質(zhì)的食物來源 蛋白質(zhì)廣泛存在于動物性食物（畜、禽、魚、蛋、奶）和植物性食物（豆類、谷類）中。 動物性蛋