食品營養(yǎng)學(xué)第三章-蛋白質(zhì)

1、食品營養(yǎng)學(xué),Food Nutriology,第三章 能量與宏量營養(yǎng)素,專題2 蛋白質(zhì),德國化學(xué)家 Gerardus Johannes Mulder,Protein,1,4,2,3,5,蛋白質(zhì)的生理功能,蛋白質(zhì)的代謝與平衡,蛋白質(zhì)的營養(yǎng)評價,蛋白質(zhì)供應(yīng)量及食物來源,蛋白質(zhì)-能量營養(yǎng)不良,本章內(nèi)容,1人體組織的構(gòu)成成分,一、蛋白質(zhì)的生理功能,正常人體內(nèi)16%-19%是蛋白質(zhì) - 指、趾甲、頭發(fā)中含有角蛋白； - 骨骼和牙齒中含有大量的膠原蛋白； 每天約有3%的人體蛋白質(zhì)被更新 - 免疫細胞和免疫蛋白每7d更新一次； - 血紅蛋白120h即失活；,人體化學(xué)組成成分（%）,一、蛋白質(zhì)的生理功能,2構(gòu)成

2、體內(nèi)重要活性物質(zhì)，調(diào)節(jié)機體生理過程,酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì),一、蛋白質(zhì)的生理功能,一、蛋白質(zhì)的生理功能,多種激素是蛋白質(zhì),肢端肥大癥生長素,一、蛋白質(zhì)的生理功能,多種激素是蛋白質(zhì),胰島素糖尿病,促甲狀腺激素甲亢,一、蛋白質(zhì)的生理功能,構(gòu)筑免疫系統(tǒng)抗體,Proteins Transport Substances Into and Out of Cells,一、蛋白質(zhì)的生理功能,運輸功能細胞與血液的載體分子,一、蛋白質(zhì)的生理功能,“大頭娃娃”全身水腫，何因？,調(diào)節(jié)體液平衡,一、蛋白質(zhì)的生理功能,血漿與組織液間水分不斷交換，處于動態(tài)平衡。血漿中的蛋白質(zhì)特別是白蛋白在維持其平衡的過程中起著尤為重要的作用。若

3、缺乏，滲透壓下降組織間隙水分滯留過多水腫。,一、蛋白質(zhì)的生理功能,3.調(diào)節(jié)體液滲透壓與酸堿平衡,由于蛋白質(zhì)是兩性物質(zhì)，與碳酸鹽、磷酸鹽一起構(gòu)成強大的緩沖體系，使血液pH保持穩(wěn)定（7.35-7.45）。,一、蛋白質(zhì)的生理功能,3.調(diào)節(jié)體液滲透壓與酸堿平衡,4轉(zhuǎn)化為一些重要的含氮化合物,一、蛋白質(zhì)的生理功能,嘧啶：核酸的組成成分，抗癌； 嘌呤：核酸的組成成分，轉(zhuǎn)化為尿酸； 肌酸：存在于肌肉中，再合成ATP； 膽堿：促進腦發(fā)育、傳遞信號、調(diào)控細胞凋亡、降低膽固醇 肉堿：促進脂肪消化、抗氧化 ?；撬幔捍龠M腦組織發(fā)育、提高視覺技能 ,5. 供給熱能,一、蛋白質(zhì)的生理功能,每克蛋白質(zhì)在體內(nèi)約產(chǎn)生16.7k

4、J (4.0kcal),小 結(jié),1人體組織的構(gòu)成成分 2構(gòu)成體內(nèi)重要活性物質(zhì)，調(diào)節(jié)機體生理過程 3調(diào)節(jié)體液滲透壓與酸堿平衡 4轉(zhuǎn)化為一些重要的含氮化合物 5供能：16.7kJ(4.0kcal),一、蛋白質(zhì)的生理功能,二、蛋白質(zhì)的代謝與平衡,1. 蛋白質(zhì)代謝,攝入蛋白質(zhì)90g,糞便10g（1.6g N）,尿75g（12g N）,其他5g（0.8g N）,二、蛋白質(zhì)的代謝與平衡,1. 蛋白質(zhì)代謝,人體各組織、器官和體液中的游離氨基酸統(tǒng)稱為氨基酸池（amino acid pool）。氨基酸池中的游離氨基酸大部分來自體蛋白質(zhì)的分解產(chǎn)物，主要被用來重新合成蛋白質(zhì)，未被利用的氨基酸，則經(jīng)代謝轉(zhuǎn)變?yōu)槟蛩?、?/p>

5、、尿酸和肌酐等由尿排出體外，或轉(zhuǎn)化為糖原和脂肪。,二、蛋白質(zhì)的代謝與平衡,1. 蛋白質(zhì)代謝,機體每天由于皮膚、毛發(fā)和粘膜脫落，婦女月經(jīng)期失血等，以及腸道菌體死亡排出，損失約20g以上的蛋白質(zhì)，這種氮排出是機體不可避免的氮消耗，稱必需的氮損失（obligatory nitrogen losses）。,氮平衡指機體攝入氮與排出氮的關(guān)系： B=I -（U+F+S） 其中B氮平衡，I（intake）攝入氮，U(urine)尿氮，F(xiàn)(feces)糞氮， S(sweat)汗氮等損失。 B=0，零氮平衡，健康成人群如此。 B 0，正氮平衡，兒童、孕婦、疾病恢復(fù)期、運動后增加肌肉時期如此。,二、蛋白質(zhì)的代謝與

6、平衡,2. 氮平衡,Nitrogen Balance,二、蛋白質(zhì)的代謝與平衡,2. 氮平衡,三、蛋白質(zhì)的營養(yǎng)評價,蛋白質(zhì)的含量 氨基酸分 蛋白質(zhì)消化率（digestibility） 蛋白質(zhì)生物價(biological value, BV) 蛋白質(zhì)凈利用率（net protein utilization, NPU） 蛋白質(zhì)的功效比（protein efficiency ratio，PER） 相對蛋白質(zhì)值（relative protein value, RPV）,消化吸收度,（一）蛋白質(zhì)的含量,它是蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值的基礎(chǔ)。準確測定食物中蛋白質(zhì)的含量往往較困難，通常采用凱氏定氮法。,三、蛋白質(zhì)的營養(yǎng)評

7、價,食物蛋白質(zhì)含量 = 含氮量6.25,（蛋白質(zhì)平均含氮量16%）,普通食物的蛋白質(zhì)大致含量（%）,指人體對蛋白質(zhì)消化及吸收的程度，有真消化率（true digestibility，TD）和表觀消化率（apparent digestibility，AD）之別。,（二）蛋白質(zhì)消化率,三、蛋白質(zhì)的營養(yǎng)評價,幾種食物蛋白的消化率,影響消化率的因素： 食物因素：膳食纖維過多則降低蛋白質(zhì)的消化率，這是植物蛋白消化率低的原因之一。生豆中存在抗胰蛋白酶因子，降低消化率。加熱可破壞之。 人體因素：身體狀態(tài)、消化功能、心理情緒、飲食習(xí)慣等。,三、蛋白質(zhì)的營養(yǎng)評價,（三）蛋白質(zhì)生物價（biological val

8、ue, BV）,幾種食物蛋白質(zhì)的BV,三、蛋白質(zhì)的營養(yǎng)評價,指吸收的蛋白質(zhì)在體內(nèi)儲留的程度。,（四）蛋白質(zhì)凈利用率（net protein utilization, NPU）,指機體利用的蛋白質(zhì)占攝入蛋白質(zhì)的比例。,三、蛋白質(zhì)的營養(yǎng)評價,NPU = BV TD,是用處于生長階段中的幼年動物(一般用剛斷奶的雄性大白鼠)，在實驗期內(nèi)其體重增加和攝入蛋白質(zhì)的量的比值來反映蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值的指標。 動物體重增加(g) 蛋白質(zhì)功效比值 攝入食物蛋白質(zhì)(g),三、蛋白質(zhì)的營養(yǎng)評價,（五） 蛋白質(zhì)功效比（protein effciency ratio，PER） ：,幾種食物蛋白質(zhì)的PER,（六）氨基酸分,氨基

9、酸分指的是必需氨基酸計分。 必需氨基酸（essential amino acid）：指機體不能合成或合成速度遠不能滿足機體需要，而必需從外界獲得的一類氨基酸。共有9種：蘇氨酸、賴氨酸、亮氨酸、色氨酸、纈氨酸、異亮氨酸、組氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸。,三、蛋白質(zhì)的營養(yǎng)評價,半必需氨基酸（semiessential amino acid，或稱條件必需氨基酸）：指半胱氨酸和酪氨酸。它們可分別由蛋氨酸和苯丙氨酸轉(zhuǎn)變而成，但食物中若能直接提供這兩種氨基酸，則可減少蛋氨酸攝入量30%，減少苯丙氨酸攝入量50%。在計算食物中必需氨基酸時，往往把這兩種氨基酸也列入。 非必需氨基酸（no-essential ami

10、no acid）：不一定非從外界攝取。,三、蛋白質(zhì)的營養(yǎng)評價,*組氨酸為嬰兒必需氨基酸，成人需要量可能較少。,構(gòu)成人體蛋白質(zhì)的氨基酸,三、蛋白質(zhì)的營養(yǎng)評價,必需氨基酸的需要量及氨基酸模式,1、需要量：不同的年齡，其必需氨基酸的需要量不同。 2、氨基酸模式：是蛋白質(zhì)中各種必需氨基酸的構(gòu)成比例。計算方法是將該種蛋白質(zhì)中的色氨酸含量定為l，分別計算出其它必需氨基酸的相應(yīng)比值，這一系列的比值就是該種蛋白質(zhì)氨基酸模式。,三、蛋白質(zhì)的營養(yǎng)評價,幾種食物及人體蛋白質(zhì)中EAA模式,氨基酸 全雞蛋 牛奶 牛肉 大豆 面粉 大米 人體 異亮氨酸 3.2 3.4 4.4 4.3 3.8 4.0 4.0 亮氨酸 5.

11、1 6.8 6.8 5.7 6.4 6.3 7.0 賴氨酸 4.1 5.6 7.2 4.9 1.8 2.3 5.5 蛋+半胱氨酸 3.4 2.4 3.2 1.2 2.8 2.8 3.5 苯丙+酪氨酸 5.5 7.3 6.2 3.2 7.2 7.2 6.0 蘇氨酸 2.8 3.1 3.6 2.8 2.5 2.5 4.0 纈氨酸 3.9 4.6 4.6 3.2 3.8 3.8 5.0 色氨酸 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0,三、蛋白質(zhì)的營養(yǎng)評價,氨基酸評分(amino acid score，AAS)：是用被測食物蛋白質(zhì)的必需氨基酸評分模式(amino acid scorin

12、g pattern)和推薦的理想的模式或參考蛋白的模式進行比較，因此是反映蛋白質(zhì)構(gòu)成和利用的關(guān)系。 被測蛋白質(zhì)每克氮(或蛋白質(zhì))中氨基酸量(mg) 氨基酸評分 = 理想模式或參考蛋白質(zhì)中每克氮(或蛋白質(zhì))中氨基酸量(mg),三、蛋白質(zhì)的營養(yǎng)評價,參考蛋白（reference protein）：雞蛋蛋白質(zhì)與人體氨基酸模式最為接近，在實驗中常以它作為參考蛋白。 限制性氨基酸（limiting amino acid）：氨基酸分低的必需氨基酸，最低的為第一限制性氨基酸；第二低的為第二限制性氨基酸。第一限制氨基酸評分值，即為該蛋白質(zhì)的氨基酸評分。,三、蛋白質(zhì)的營養(yǎng)評價,氨基酸評分計算方法 （1）首先計算

13、被測蛋白質(zhì)中每種必需氨基酸的評分值； （2）其次找到第一限制氨基酸的評分值，即為該食物蛋白質(zhì)的最終氨基酸評分。 例： 某小麥粉的蛋白質(zhì)含量10.9%，其中100g小麥粉中各種氨基酸含量見表，試計算按FAQ提出必需氨基酸需要模式的該小麥粉的氨基酸評分。,三、蛋白質(zhì)的營養(yǎng)評價,步驟 （1）求出每克蛋白質(zhì)中各種氨基酸含量（mg/g）； （2）按EAA需要模式（mg/g）求出氨基酸比值； （3） 找出最小比值100，即為小麥粉的氨基酸評分值,三、蛋白質(zhì)的營養(yǎng)評價,0.71,幾種食物及人體蛋白質(zhì)中EAA模式,氨基酸 全雞蛋 牛奶 牛肉 大豆 面粉 大米 人體 異亮氨酸 3.2 3.4 4.4 4.3 3

14、.8 4.0 4.0 亮氨酸 5.1 6.8 6.8 5.7 6.4 6.3 7.0 賴氨酸 4.1 5.6 7.2 4.9 1.8 2.3 5.5 蛋+半胱氨酸 3.4 2.4 3.2 1.2 2.8 2.8 3.5 苯丙+酪氨酸 5.5 7.3 6.2 3.2 7.2 7.2 6.0 蘇氨酸 2.8 3.1 3.6 2.8 2.5 2.5 4.0 纈氨酸 3.9 4.6 4.6 3.2 3.8 3.8 5.0 色氨酸 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0,三、蛋白質(zhì)的營養(yǎng)評價,所以，膳食蛋白質(zhì)中必需氨基酸的模式越接近人體蛋白質(zhì)的組成，并被人體消化、吸收時，就越接近人體合成

15、蛋白質(zhì)的需要，越易被機體利用，其營養(yǎng)價值就越高。但是人在不同年齡的生長階段對必需氨基酸的需求不同。 通過實驗得知：人體對必需氨基酸的需要量隨著年齡的增加而下降，成人比嬰兒顯著下降。,三、蛋白質(zhì)的營養(yǎng)評價,幾種食物和不同人群需要的氨基酸評分模式,三、蛋白質(zhì)的營養(yǎng)評價,幾種食物蛋白的AAS,注：混合蛋白表示含谷77%、豆22%、奶11%。,三、蛋白質(zhì)的營養(yǎng)評價,蛋白質(zhì)互補作用（complementary action） 為了提高植物性蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值，往往將兩種或兩種以上的食物混合食用，而達到以多補少的目的，提高膳食蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值，不同食物間相互補充其必需氨基酸不足的作用，稱為蛋白質(zhì)互補作用。

16、互補措施： （1）搭配食物的種類越多越好。 （2）食物的種屬越遠越好 （3）最好集中食物同時吃（先后吃時，時間不超過5小時）。,三、蛋白質(zhì)的營養(yǎng)評價,經(jīng)消化率修正的氨基酸評分(PDCAAS)：可替代蛋白質(zhì)功效比PER，對除孕婦和l歲以下嬰兒以外的所有人群的食物蛋白質(zhì)進行評價。 經(jīng)消化率修正的氨基酸評分氨基酸評分真消化率,幾種食物蛋白質(zhì)經(jīng)消化率修正的氨基酸評分,三、蛋白質(zhì)的營養(yǎng)評價,常見幾種食物蛋白質(zhì)質(zhì)量,摘自營養(yǎng)與食品衛(wèi)生學(xué)，第3版，第11頁。,三、蛋白質(zhì)的營養(yǎng)評價,四、蛋白質(zhì)供應(yīng)量及食物來源,供應(yīng)量： 理論上成人每天攝入不到30g蛋白質(zhì)就可達到零氮平衡，但因受多種因素的影響，實際上攝入量應(yīng)大

17、于此。蛋白質(zhì)的攝入量與能量有關(guān)，應(yīng)占總能量的11%14%。我國蛋白質(zhì)RNI如下表：,中國居民膳食蛋白質(zhì)RNI（g/d）,四、蛋白質(zhì)供應(yīng)量及食物來源,蛋白質(zhì)來源：來源廣泛。,普通食物的蛋白質(zhì)大致含量（%）,四、蛋白質(zhì)供應(yīng)量及食物來源,四、蛋白質(zhì)供應(yīng)量及食物來源,魚翅的真相,導(dǎo)購說： 魚翅中80%的營養(yǎng)成分都是蛋白質(zhì)，其中膠原蛋白可達90%,導(dǎo)購說： 魚翅中含豐富的微量元素，鈣 146mg、鐵15.2mg、硒72.5mg,真相是： 魚翅蛋白缺少色氨酸，屬于不完全蛋白質(zhì)，難以吸收,真相是： 魚翅中水銀和重金屬超標，懷孕的婦女不能吃！,五、蛋白質(zhì)-能量營養(yǎng)不良,蛋白質(zhì)-能量缺乏癥（protein-en

18、ergy malnutrition，PEM） 是因食物供應(yīng)不足或因某些疾病等因素而引起的一種營養(yǎng)不良，往往同時伴有其他營養(yǎng)素缺乏癥（如維生素和礦物質(zhì)等）。 衡量指標： 血清蛋白質(zhì)含量低于3.5g/100mL（正常6.0g/100mL）,長期蛋白質(zhì)攝入量不足和質(zhì)量不高，首先會出現(xiàn)負氮平衡，組織蛋白破壞，進而出現(xiàn)營養(yǎng)不良癥： 幼兒及青少年：生長發(fā)育遲緩，消瘦，體重過輕，甚至智力發(fā)育受阻。我國農(nóng)村的孩子蛋白攝入偏少和質(zhì)量欠佳，農(nóng)村12歲男孩平均身高140.4cm，低于城市同齡男孩5.7cm(實際146.1cm)。 成人：疲倦，體重減輕，貧血，血漿白蛋白下降，并可出現(xiàn)營養(yǎng)性水腫，免疫功能下降，傷口難以

19、愈合，生殖能力下降。 婦女：月經(jīng)失調(diào)，乳汁分泌減少。,五、蛋白質(zhì)-能量營養(yǎng)不良,水腫型 Kwashiorker氏癥：指能量攝入基本滿足而蛋白質(zhì)嚴重不足的兒童營養(yǎng)性疾病。表現(xiàn)為腹、腿水腫，虛弱、表情淡漠、生長滯緩、頭發(fā)變色、變脆、易感染等。 消瘦型 Marasmus氏癥：指蛋白質(zhì)和能量攝入均嚴重不足的兒童營養(yǎng)性疾病。 表現(xiàn)瘦弱無力、易感染其他疾病而死亡。,五、蛋白質(zhì)-能量營養(yǎng)不良,The extreme loss of muscle and fat characteristic of marasmus is apparent in this childs “matchstick” arms.,五

20、、蛋白質(zhì)-能量營養(yǎng)不良,The edema and enlarged liver characteristic of kwashiorkor are apparent in this childs swollen belly. Malnourished children commonly have an enlarged abdomen from parasites as well.,五、蛋白質(zhì)-能量營養(yǎng)不良,Given appropriate nutrition and care, this child has successfully recovered from kwashiorkor.,五、蛋白質(zhì)-能量營養(yǎng)不良,五、蛋白質(zhì)-能量營養(yǎng)不良,蛋白質(zhì)缺乏原因 膳食中蛋白質(zhì)和熱能