1、 蛋 白 质 1. 蛋白质的组成及分类 2. 蛋白质的生理功能 3. 氨基酸 4. 食用蛋白质的需要量及营养评价 5. 蛋白质的互补作用 6.蛋白质的供给和食物来源 一、蛋白质的组成及分类 1元素组成2.蛋白蛋白 质质 的基本单的基本单 位位 氨基酸氨基酸蛋白质是由多个氨基酸蛋白质是由多个氨基酸 以以 肽键肽键 形式连结形式连结 在一起。构成人体蛋白质的氨基酸在一起。构成人体蛋白质的氨基酸 有有 20种种 。 氨基氨基 酸酸 按其对机体是否必按其对机体是否必 需需 可分为必需氨基可分为必需氨基 酸和非必需氨基酸。酸和非必需氨基酸。 3 根 据 食 物 中 所 含 蛋 白 质 的 氨 基 酸 的
2、 种 类 、 数量及比值分类( 1) 完 全 蛋 白 质 是 一 种 质 量 优 良 的 蛋 白 质 , 含 有 人 体 所 需 必 需 氨 基 酸 , 并 且 种 类 齐 全 , 数 量 充 足 , 比 例 合 适 。 属 于 完 全 蛋 白 质 的 有 奶 类 中 的 酪 蛋 白 、 乳 白 蛋 白 , 小 麦 中 的 小 麦 谷 蛋 白 , 蛋 类 中 的 卵 白 蛋 白 和 卵 黄 磷 蛋 白 , 肉 类 中 的 白 蛋 白 , 大 豆 中 的 大豆球蛋白以及玉米中的谷蛋白等。( 2) 半 完 全 蛋 白 质 含 有 各 种 必 需 氨 基 酸 , 但 含 量 多 少不 均 , 互 相
3、 比 例 不 适 合 , 若 在 膳 食 中 作 为 唯 一 的 蛋 白 质 来 源 , 可 以 维 持 生 命 , 但 不 能 够 促 进 儿 童 生 长 发 育 。 如 小 麦 、大麦中的麦胶蛋白等。( 3) 不 完 全 蛋 白 质 所 含 必 需 氨 基 酸 的 种 类 不 全 , 若 在 膳 食 中 作 为 唯 一 蛋 白 质 来 源 , 既 不 能 维 持 生 命 , 也 不 能 促 进 儿 童 生 长 发 育 。 如 玉 米 中 的 玉 米 胶 蛋 白 , 动 物 结 缔 组 织 中 的 胶原蛋白以及豌豆中的豆球蛋白等。一般来说,动物性食品比植 物 性 食 品 中 所 含 的 完
4、全 蛋 白 质 多 , 所 以 动 物 性 食 品 蛋 白 质 的 营 养 价 值 一 般 高 于 植 物 性 食 品 蛋白质。 二、 蛋白质的生理功能 (一 ) 构成和修复组织 蛋 白 质 是 人 体 组 织 和 器 官 的 重 要 构 成 成 分 , 约占人体固体成分的 45%、占细胞干重的 70%以上。 因 此 , 构 成 机 体 组 织 器 官 的 成 分 是 蛋 白 质 最 重 要 的生理功能。 肌肉、心、肝、肾等器官中含有大量蛋白质 骨骼、牙齿 胶原蛋白 指(趾)甲 角质蛋白 正 常 成 人 体 内 约 16%-19%是 蛋 白 质 , 每 天 约 有3%的人体蛋白质被更新。 (二
5、 ) 调节生理功能如酶的催化作用蛋白质在体内构成多种机能物 质 , 如催 化 新 陈 代 谢 反 应 的 酶的化学本质就是蛋白质。蛋白质还能调节代谢活动, 如 激 素 中 有 许 多 就 是 蛋 白 质 或 肽 。 胃 肠 道 能 分 泌 十 余 种 肽 类 激 素 , 用 以 调 节 胃 、 肠 、 肝 、胆管和胰脏的生理活动。(三) 运输功能 血红蛋白输送氧(红血球更新速率 250万/ 秒) 脂蛋白输送脂肪 细胞膜上的受体还有转运蛋白等。 (四)供给能量当 食 物 中 蛋 白 质 的 氨 基 酸 组 成 和 比 例 不 符 合 人 体 的 需 要 , 或 摄 入 蛋 白 质 过 多 , 超
6、 过 身 体 合 成 蛋 白 质 的 需 要 时 , 多 余 的 食 物 蛋 白 质 就 会 被 当 作 能 量 来 源 氧 化 分 解 放 出 热 能 。 此 外 , 在 正 常 代 谢 过 程 中 , 陈 旧 破 损 的 组 织 和 细 胞 中 的 蛋 白 质 也 会 分 解 释 放 出 能 量。每克蛋白质可产生 16.7kJ(4kcal)热能。 三、 氨基酸氨 基 酸 是 指 含 有 氨 基 的 羧 酸 。 人 体 的 细 胞 及 组 织 蛋 白 质 约 占 人 体 干 重 的 45%, 蛋 白 质 被 酸 、 碱 和 蛋 白 酶 催 化 水 解 成 分 子 量 大 小 不 等 的 肽
7、段 和 氨 基 酸 , 从 蛋 白 质 水 解 物 中 分离出来的氨基酸主要有2 0余种。氨 基 酸 对 人 体 健 康 的 主 要 作 用 体 现 在 以 下 八 个 方 面 : 供 给 机 体 营 养 。 调 节 机 体 机 能 , 有 些 氨 基 酸 可 以 有 效 地 调 节 人 体 内 分 泌 系 统 的 平 衡 。 增 强 免 疫 能 力 。 维 护心 血 管 功 能 。 改 善 肝 肾 功 能 。 减 低 放 化 疗 损 害 。 促进激素分泌。 促进蛋白质合成。 (一)必需氨基酸和非必需氨基酸有一部分氨基酸可以在人体 内 合 成 , 或 者 可 由 其 他 氨 基 酸 转 变 而
8、 成 , 可 以 不 必 由 食 物 供 给 , 被 称 为 “非 必 需 氨 基 酸 ”。 另 一 部 分 则 在 人 体 内 不 能 用 其 他 氮 源 合 成 , 或 者 合 成 速 度 不 能 满 足 机 体 的 需 要 , 必 须 由 食 物 蛋 白 质 提 供 , 称 为“ 必 需 氨 基 酸” 。人体必需氨基酸有 8种,即赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、 蛋 氨 酸 、 苏 氨 酸 、 亮 氨 酸 、 异 亮 氨 酸 及 缬 氨 酸 。 另 外 对 婴 儿 来说组氨酸也是必需氨基酸。非必需氨基酸通常有:甘氨酸、 丙氨酸、丝氨酸、胱氨酸、半胱氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、 谷氨酸、谷氨酰胺、
9、酪氨酸、精氨酸、脯氨酸和羟脯氨酸。 (二)必需氨基酸对人体的作用 1赖氨酸 赖 氨 酸 为 碱 性 必 需 氨 基 酸 。 谷 物 食 品 中 的 赖 氨 酸 含 量 甚低 , 且 在 加 工 过 程 中 易 被 破 坏 而 缺 乏 , 故 称 为 第 一 限 制 性 氨 基酸。赖 氨 酸 可 以 调 节 人 体 代 谢 平 衡 。 赖 氨 酸 为 合 成 肉 碱 提 供 结 构 组 分 。 往 食 物 中 添 加 少 量 的 赖 氨 酸 , 可 以 刺 激 胃 蛋 白 酶 与 胃 酸 的 分 泌 , 提 高 胃 液 分 泌 功 效 , 起 到 增 进 食 欲 、 促 进 幼 儿 生 长 与
10、发 育 的 作 用 。 赖 氨 酸 还 能 提 高 钙 的 吸 收 及 其 在 体 内 的 积 累 , 加 速 骨 骼 生 长 。 如 缺 乏 赖 氨 酸 , 会 造 成 胃 液 分 泌 不 足 而出现厌食、营养性贫血,致使中枢神经受阻、发育不良等。 2蛋氨酸蛋氨酸是含硫必需氨基酸。 缺 乏 蛋 氨 酸 会 引 起 食 欲 减 退 、 生 长 减 缓 或 体 重 减 轻 、 肾 脏 肿 大 和 肝 脏 铁 堆 积 等 现 象 , 最 后导致肝坏死或纤维化。 3色氨酸 色 氨 酸 与 维 生 素 B6、 烟 酸 及 镁 一 起 在 大 脑 中 作 用 , 制 造 血液 中 的 复 合 氨 。 有
11、 助 于 促 进 睡 眠 , 减 低 疼 痛 敏 感 度 , 缓 解 偏头 痛 , 减 轻 因 酒 精 而 引 起 人 体 中 化 学 反 应 失 调 的 症 状 , 并 有 助于控制酒精中毒。 4苯丙氨酸 苯丙氨酸能够控制疼痛。是所 有 氨 基 酸 的 组 成 单 位 , 能 够增加警觉性、抑制食欲、有助帕金森氏症的治疗。 5缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸和苏氨酸都是必需氨基酸。医药上常 用 缬 氨 酸 等 支 链 氨 基 酸 治 疗 肝 功 能 衰 竭 等 疾 病 , 也 可 加 快 创 伤 愈 合 。 亮 氨 酸 可 用 于 诊 断 和 治疗小儿的突发性高血糖症和用作头晕治疗剂及营养滋补剂。
12、异 亮 氨 酸 能 治 疗 神 经 障 碍 、 食 欲 减 退 和 贫 血 , 在 肌 肉 蛋 白 质 代 谢 中 也 极 为 重 要 。 苏 氨 酸 参 与 脂 肪 代 谢 , 缺 乏 时 出 现 肝 脂 肪 病 变 。 胱 氨 酸 可 节 约 蛋 氨 酸 , 酪 氨 酸 可 节 约 苯 丙 氨 酸 , 也 称 为 半 必 需 氨 基 酸 。 牛 磺 酸 ( 氨 基 乙 磺 酸 ) 亦 是 人 体 的 必 需 氨基酸,对婴儿的智力发育有非常重要的意义。蛋白质 (四)限制氨基酸被吸收到人体内的必需氨基 酸 中 , 能 够 限 制 其 他 氨 基 酸 利 用 程 度 的 氨 基 酸 , 称 为
13、限 制 氨 基 酸 , 即 食 物 蛋 白 质 中 , 按 照 人 体 的 需 要 及 其 比 例 关 系 相 对 不 足 的 氨 基 酸 。 限 制 氨 基 酸 中 缺 乏 最 多 的 称 为 第 一 限 制 氨 基 酸 。 一 般 赖 氨 酸 是 谷 类 蛋 白 质 的 第 一 限 制 氨 基 酸 , 而 蛋 氨 酸 则 是 大 豆 、 花 生 、 牛 奶 和 肉 类 蛋 白 质 的 第 一 限 制 氨 基 酸 。 此 外 , 小 麦 、 大 麦 、 燕 麦 和 大 米 还 缺 乏 苏 氨 酸 , 玉 米 缺 乏 色 氨 酸 , 分 别 是 它 们 的 第 二 限 制 氨 基 酸 。 几
14、种 食 物 蛋 白 质 的 限 制 氨 基 酸 见 表 4-5。 如 果 在 膳 食 中 含 有 30% 40%动 物 性 蛋 白 质 , 那 么 就 能 达 到 正 确 的 氨 基 酸 平 衡。表4 -5 几种食物蛋白质的限制氨基酸名 称 第一限制氨 基酸第二限制氨 基酸第三限制氨 基酸小 麦 大 麦 燕 麦 大 米 玉 米 花 生 大 豆 棉 籽赖氨酸 赖氨酸 赖氨酸 赖氨酸 赖氨酸 蛋氨酸 蛋氨酸 赖氨酸苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 色氨酸缬氨酸 蛋氨酸 蛋氨酸 苏氨酸引自: 天津轻工业学院、无锡轻工业学院合编,食品生物化学,1981 。 四、食用蛋白质的需要量及营养评价 (一)人体对
15、蛋白质和氨基酸的需求 1人体对蛋白质的需求与氮平衡 当 膳 食 蛋 白 质 供 应 适 当 时 , 氮 的 摄 入 量 和 排 出 量 相等 , 这 称 之 为 氮 的 总 平 衡 。 氮 的 摄 入 量 大 于 排 出 量 , 称 之 为 氮 的 正 平 衡 。 膳 食 中 如 果 蛋 白 质 长 期 供 给 不 足 , 蛋 白 质 摄 入 量 低 而 体 内 蛋 白 质 合 成 减 少 或 分 解 加 剧 、 消 耗 增 加 ,氮 的 排 出 量 超 过 摄 入 量 , 即 其 每 日 的 摄 入 氮 少 于 排 出 氮 而 日渐消瘦。这种情况称之为氮的负平衡。氮平衡状态可用下式表示:摄
16、入 氮 = 尿 氮 + 粪 氮 + 其 他 氮 损 失 ( 由 皮 肤 及 其 他 途 径排出的氮)一 天 内 , 在 进 食 时 氮 平 衡 是 正 的 , 晚 上 不 进 食 则 是 负 的 , 超 过 24h这 种 波 动 就 比 较 平 稳 。 此 外 , 机 体 在 一 定 限 度 内 对 氮 平 衡 具 有 调 节 作 用 。 健 康 成 人 每 日 进 食 蛋 白 质 有 所 增 减 时 , 其 体 内 蛋 白 质 的 分 解 速 度 及 随 尿 排 出 的 氮 量 也 随 之 增 减。如进食高蛋白膳食时尿中排出的氮量增加,反之则减少 。蛋白质 (二)食物蛋白质的营养评价食 物
17、蛋 白 质 的 营 养 价 值 相 当 于 它 满 足 机 体 氮 源 和 氨 基 酸 需 求,以及保证良好的生长和生活的能力。 1食物蛋白质的含量 蛋 白 质 含 量 没 有 表 达 该 食 物 的 蛋 白 质 和 热 能 的 关 系 , 人 体的 热 量 需 要 决 定 了 食 物 的 摄 取 量 。 如 中 国 成 年 男 子 从 事 轻 体 力 劳 动 时 , 每 日 膳 食 热 能 供 给 量 为 10920kJ, 蛋 白 质 供 给 量 为80g, 由 食 物 蛋 白 提 供 的 热 能 约 占 总 热 能 的 11%。 适 宜 的 食 物 ,其 中 蛋 白 质 提 供 的 热 能
18、 占 总 热 能 的 10% 15%。 将 食 物 中 蛋 白 质 用 蛋 白 质 的 热 能 占 食 物 总 热 能 的 百 分 数 表 示 ( 表 4-6) , 可 大体判断该食物作为蛋白质来源的价值。表 4-6 几种食物的蛋白含量及其热能与食物总热能的 比 /%蛋白质食 物g/100g食物 kJ/100kJ食物 苹 果 0.3 2.8稻 米(上白梗) 6.7 7.8带 鱼 18.1 52.1小麦粉(富强粉) 9.4 10.7土 豆 2.3 11.9花生米 26.2 19.2瘦猪肉 16.7 20.2鸡 蛋 14.7 34.6黄 豆 36.3 35.豆 腐 7.4 41.1牛 肉 20.1
19、 46. 摘自中国医学科学院卫生研究所 :食物成分表。 按食物成分表计算得出。食 物 成 分 表 上 食 物 的 蛋 白 质 含 量 是 以 每 100g食 物 中 的 量表 示 的 。 每 100g食 物 中 , 肉 类 含 蛋 白 质 10 20g, 鱼 类 含15 20g, 全 蛋 含 13 15g, 豆 类 含 20 30g, 谷 类 含 812g, 蔬 菜 、 水 果 含1 2g。 一 般 动 物 性 食 物 比 植 物 性 食 物 蛋 白 质 含 量 多 , 豆 类 蛋 白 质 含 量 很 高 , 营 养 价 值 接 近 动 物 性 蛋 白。 2蛋白质消化率 蛋白质的消化率越高,其
20、营养价值也就越高。 蛋白质消化率可用下式表示:蛋白质消化 率 = 被吸收的氮量 100%= I (F Fk ) 100%食物含氮量 I式中 , I为摄入氮( N) ; F为粪便中的氮 ; Fk为 内源性氮。食 物 蛋 白 质 消 化 率 除 受 人 体 因 素 影 响 之 外 , 还 受 食 物 因素 的 影 响 , 如 食 物 的 属 性 、 抗 营 养 因 子 的 存 在 、 加 工 条 件 和 同 时 食 用 的 其 他 营 养 素 等 。 如 食 物 蛋 白 质 经 适 当 的 烹 调 加工 , 可 使 纤 维 素 破 坏 或 软 化 , 使 蛋 白 质 变 性 而 改 变 原 先 难
21、 于被 蛋 白 酶 作 用 的 构 象 , 也 可 破 坏 蛋 白 酶 抑 制 剂 , 这 样 就 能 提 高 食 物 蛋 白 质 的 消 化 率 。 如 整 粒 大 豆 进 食 时 的 蛋 白 质 消 化 率 仅为6 0%,加工成豆腐后,可提高到 90%。用 一 般 烹 调 方 法 加 工 的 食 物 蛋 白 的 消 化 率 为 : 乳 类 蛋 白 质 的 消 化 率 为 97% 98%, 肉 类 蛋 白 质 为 92 94 , 蛋 类 蛋 白 质 为 98%, 米 饭 和 面 食 蛋 白 质 为 80%左 右 , 马 铃 薯 蛋 白 质 为74%。 3蛋白质利用率( 1) 蛋 白 质 的
22、生 物 学 价 值 ( BV) 蛋 白 质 的 生 物 学 价 值 简 称 生 物 价 。 蛋 白 质 生 物 价 是 反 映 食 物 蛋 白 质 消 化 吸 收 后 , 被 机 体 利 用 程 度 的 指 标 , 生 物 价 的 值 越 高 , 表 明 其 被 机 体 利 用程度越高,最大值为 100。计算公式如下:生物价 (BV) = 氮储存量 =氮吸收量I (F Fk ) ( U U k) ( S S k)I (F Fk )式 中 , U为 尿 氮 ; Uk为 尿 内 源 氮 ( 即 无 蛋 白 摄 入 时 尿 中排出的氮) ; F及 Fk分别为粪 氮 及 粪 内 源 性 氮 ; I为
23、摄 入 氮 ; S为 从 皮 肤 等 通 道 损 失 的 氮 ; Sk则 为 ( 无 蛋 白 膳 食 ) 对 照 状 态下从皮肤等途径损失的氮。表 4-7 常见食物蛋白质的生物价食物蛋白质 生物价 食物蛋白质 生物价 食物蛋白质 生物价鸡蛋蛋白质 94 大 米 77 小 米 57鸡蛋白 83 小 麦 67 玉 米 60鸡蛋黄 96 生大豆 57 白 菜 76脱脂牛奶 85 熟大豆 64 红 薯 72鱼 83 扁 豆 72 马铃薯 67牛 肉 76 蚕 豆 58 花 生 59猪 肉 74 白面粉 52引自:刘志诚、于守洋主编, 营养与食品卫生学, 1987。(2 )蛋白质净利用率(N PU) 蛋
24、白质净利用 率 反 映 食 物中 蛋 白 质 实 际 被 利 用 的 程 度 , 即 机 体 的 氮 储 留 量 与 氮 摄 入 量 之比。蛋白质净利用率 (NPU) = 氮储存量氮摄入量= 生物价 消化率 = I (F Fk )( U U k)I(3 )蛋白质功效比值(P ER) 蛋白质功效比 值 用 处 于 生长 阶 段 中 的 幼 年 动 物 在 实 验 期 内 , 其 体 重 增 加 和 摄 入 蛋 白 质 数的比值来反映蛋白质的营养价值的指标。蛋白质功效比值( PER) = 动物增加体重克数食用蛋白质克数PER比值大者营养价值高,如全蛋为 4.4,大豆 为2 .4, 麦 麸为0 .4
25、。( 4)氨基酸评分 ( AAS)氨 基 酸 评 分 又 叫 蛋 白 质 化 学 评 分 , 是 用 化 学 方 法 来 评 价 蛋 白 质 的 营 养 价 值 。 是 根 据 其 必 需 氨 基 酸 的含量及其相互关系来评价。氨基酸评 分 (AAS) = 1g受试蛋白质中氨基酸 的 毫克 数 100需要量模式中氨基酸 的 毫克数表 4-8 几种食物蛋白的氨基酸评分氨基酸含量/ (m g/g蛋白质)蛋白质来源赖氨酸 含硫氨酸 苏氨酸 色氨酸氨基酸评分(限制氨基酸)理想模式 55 35 40 10 100稻 谷 24 38 30 11 44(赖氨酸)豆 72 24 42 14 68(含硫氨酸)奶
26、 粉 80 29 37 13 83(含硫氨酸)谷、豆、奶粉混 合( 67:22 : 11) 51 32 35 12 88(苏氨酸) 五、蛋白质互补作用植 物 性 蛋 白 质 中 各 种 氨 基 酸 的 含 量 和 组 成 比 例 与 人 体 需 要 相 比 总 有 些 不 足 。 由 于 各 种 植 物 性 蛋 白 质 的 氨 基 酸 含 量 和 组 成 各 不 相 同 , 因 而 可 以 通 过 植 物 性 食 物 的 互 相 搭 配 , 取 长 补 短 , 来 使 其 接 近 人 体 需 要 , 提 高 其 营 养 价 值 。 这 种 食 物 搭 配 的 效 果 叫 做 蛋 白 质 的 互
27、 补 作 用 。 例 如 小 麦 、 小 米 、 牛 肉 、 大 豆 各 个 单 独 食 用 时 , 其 蛋 白 质 生 物 价 值 分 别 为 67、 57、 69、 64, 而 混 食 的 生 物 价 值 可 高 达 89。 几 种 食 物 蛋 白 质 的 互 补 作 用 见 表 4-9。 中 美 洲 和 巴 拿 马 营 养 研 究 所 ( INCAP) 制 成 一 种 植 物 混 合 食 物 , 称 为 “Incaparina”, 其 中 含 玉 米 粉 29%、 高 梁 29%、 棉 籽 粉 38%、 啤 酒酵母 3%、碳酸钙1 %及维生素A 。表 4-9 几种食物蛋白质的生物价 (
28、BV)生物价(B V)名 称 食物蛋白质的 配合比例/ 单独进食 混合进食豆 腐 面 筋42586567 77小 麦 大 豆67336764 77大 豆 鸡 蛋70306494 77玉 米 小 米 大 豆40402060576473用 限 制 氨 基 酸 补 充 到 相 应 的 食 物 中 , 如 用 赖 氨 酸 补 充谷 类 蛋 白 , 用 蛋 氨 酸 、 赖 氨 酸 和 苏 氨 酸 补 充 花 生 粉 , 同 样 可 以 起 到 互 补 作 用 。 如 在 面 粉 中 添 加 赖 氨 酸 0.2%, 面 粉 蛋白 的 生 物 价 值 可 由 47提 高 到 71, 学 龄 儿 童 食 用
29、这 种 赖 氨 酸强 化 食 品 一 年 后 , 身 高 、 体 重 和 抵 抗 力 等 均 较 对 照 组 有 显 著 提 高 。 因 为 组 成 蛋 白 质 氨 基 酸 必 须 同 时 存 在 才 能 合 成 蛋白 质 , 而 且 机 体 内 氨 基 酸 的 储 存 量 很 少 , 因 此 膳 食 中 不 同 蛋 白 质 必 须 在 同 一 餐 摄 入 才 能 起 到 互 补 作 用 。 如 每 3h单 独以 一 种 必 需 氨 基 酸 饲 养 大 鼠 , 氨 基 酸 的 利 用 不 佳 , 大 鼠 不 能生长。 六、蛋白质的供给和食物来源 (一)蛋白质的供给量和食物来源 1蛋白质的供给量
30、 蛋白质的供给量应为满足人体 对 蛋 白 质 最 低 需 要 量 和 一 定数值增加量之和。蛋白质的供给量与膳食蛋白质的质量有关。如 果 蛋 白 质 主 要 来 自 奶 、 蛋 等 食 品 , 则 成 年 人 不 分 男 女 均 为 每 日 每 公 斤 体 重0 .75g。 中 国 膳 食 蛋 白 质 质 量 较 差 , 供 给 量 需 要 定 为 每 日 每 公 斤 体 重 1.0 1.2g。 一 般 蛋 白 质 供 给 量 应 占 总 能 量 的 11% 14%; 儿 童 、 青 少 年 为 13% 14%; 成 人 为 11%12%。 蛋 白 质 供 给 量 每 公 斤 体 重 1岁 以 内 婴 儿 的 为2 4g, 母 乳 喂养者为2 g,牛乳喂养者为3 .5g,混合喂养者为4 g。