營養(yǎng)學(xué)-蛋白質(zhì)

第四節(jié)蛋白質(zhì)（protein）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。其中含碳50%～56%、氫6%～8%、氧19%～24%、氮13%～19%、硫0～4%、磷、鐵、銅、錳、鋅、鈷、鉬等。多數(shù)蛋白質(zhì)的含氮量約16%，因此，可通過測定食物樣品的氮含量，再乘以6.25（蛋白質(zhì)換算系數(shù)）得出樣品中的蛋白質(zhì)含量。（一）氨基酸和肽

蛋白質(zhì)由20種氨基酸以肽鍵連結(jié)在一起，并形成一定的空間結(jié)構(gòu)的大分子。一、氨基酸氨基酸分子式通式氨基酸結(jié)構(gòu)示意圖構(gòu)成人體蛋白質(zhì)的氨基酸注：組氨酸為嬰兒必需氨基酸，成人需要量相對較少摘自：EllieWhitney,SharonRadyRolfes.UnderstandingNutrition[M].11thed.ThomsonWadsworth，2008:182AminoAcidSequenceofHumanInsulin蛋白質(zhì)生物合成示意圖FromprimarytoquaternarystructureBiology/ChemistryofProteinStructurePrimarySecondaryTertiaryQuaternaryAssemblyFoldingPackingInteractionSTRUCTUREPROCESSNonessentialAminoAcids:

--bodycansynthesizeforitself--foodoftendeliver--morethan1/2ofa.a.arenonessentialEssentialAminoAcids:

--bodycannotmake--therearenine--mustbesuppliedinfoodsConditionallyEssentialAminoAcids:

--ana.a.normallynonessentialbutmustbesuppliedindietinspecialcircumstances（二）必需氨基酸必需氨基酸(essentialaminoacid，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、頡氨酸、組氨酸。半必需氨基酸(semi-essentialaminoacid)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，所以將苯丙氨酸與酪氨酸、蛋氨酸與胱氨酸分別合并計算。

（二）必需氨基酸條件必需氨基酸（conditionalessentialaminoacid）由于代謝障礙或機體某一種生理狀態(tài)下不能大量合成來滿足機體需要的氨基酸，如對于早產(chǎn)兒，胱氨酸、酪氨酸及?；撬崾菞l件必需氨基酸，對外傷、術(shù)后患者，精氨酸是條件必需氨基酸。非必需氨基酸(non-essentialaminoacid）在人體可以自身合成滿足需要，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。氨基酸需要量估計值（mg/kgBW/d）氨基酸成人比值組氨酸8～12（2.9）異亮氨酸102.9亮氨酸144.0賴氨酸123.4蛋氨酸+胱氨酸133.7苯丙氨酸+酪氨酸144.0蘇氨酸72.0色氨酸3.51.0纈氨酸102.9

（二）必需氨基酸氨基酸模式（EAApattern）各種EAA間相互比例，稱AA模式，或氨基酸相互比值。食物中蛋白質(zhì)的氨基酸模式與人體越接近，蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值也越高。雞蛋的蛋白質(zhì)氨基酸模式與人體最接近，作為參考蛋白質(zhì)。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種蛋白質(zhì)常被作為參考蛋白質(zhì)

(referenceprotein)，通常為雞蛋蛋白質(zhì)。氨基酸模式氨基酸人體全雞蛋牛奶牛肉大豆面粉大米異亮氨酸4.43.23.44.44.33.84.0亮氨酸7.05.16.86.85.76.46.3賴氨酸5.54.15.67.24.91.82.3蛋氨酸＋半胱氨酸3.53.42.43.21.22.82.3苯丙氨酸＋酪氨酸6.05.57.36.23.27.23.8蘇氨酸4.52.83.13.62.82.52.9頡氨酸5.03.94.64.63.23.64.8色氨酸1.01.01.01.01.01.01.0表1-1幾種食物和人體蛋白質(zhì)氨基酸模式限制氨基酸（limitingaminoacidLAA）限制氨基酸（limitingaminoacidLAA）食物蛋白質(zhì)中某一/幾種EAA比值較低，會導(dǎo)致其他EAA在體內(nèi)不能被充分利用，導(dǎo)致該蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值降低,這一/幾種EAA就稱為該蛋白質(zhì)的限制AA。比值最低的稱為第一限制AA。桶板模型賴（二）必需氨基酸蛋白質(zhì)的互補作用（supplementaryaction）將兩種或兩種以上的食物蛋白質(zhì)混合食用，其中所含的AA可以取長補短相互補充，從而提高蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值，這種作用稱為蛋白質(zhì)的互補作用。增加蛋白質(zhì)生物學(xué)價值的方法互補

Thecomplementaryactionofprotein(combinedriceandbeans,milkandwheatcereal,andcornandbeans)強化fortification加工Processing加熱Heattreatment發(fā)酵Fermentation

二、蛋白質(zhì)的生理功能人體組織的構(gòu)成成分構(gòu)成體內(nèi)各種重要生理活性物質(zhì)供給能量：4kcal（16.7kJ）/g2．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16.7kJ(4.0kcal)/g體內(nèi)蛋白質(zhì)功能leantissue

蛋白質(zhì)代謝功能正常人體內(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)正常人體內(nèi)的蛋白質(zhì)代謝概況FunctionsofBodyProteinStructuralandmechanicalfunctionsCollagenKeratinMotorproteinsEnzymesCatalyzereactionsHormonesRegulatebodyprocessesFunctionsofBodyProteinImmunefunctionAntibodiesattackbacteriaandvirusesFluidbalanceBloodproteinsattractfluidAcid-basebalanceProteinsactasbuffersTransportLipoproteins,othercarriermoleculesSourceofenergy4kcal/gram肽類的特殊生理功能參與機體的免疫調(diào)節(jié)促進礦物質(zhì)吸收降血壓作用清除自由基三、蛋白質(zhì)的消化、吸收和代謝食物單純蛋白質(zhì)

胃蛋白酶

示、胨、多肽（小腸）胰蛋白酶、氨基肽酶、糜蛋白酶羧基肽酶

（內(nèi)肽酶）（外肽酶）α-氨基酸寡肽+二肽

（刷狀緣）寡肽酶、氨基肽酶、二肽酶

α-氨基酸營養(yǎng)物質(zhì)的吸收小腸是營養(yǎng)物質(zhì)吸收的主要場所：

圖小腸的構(gòu)造與吸收表面積營養(yǎng)素的消化吸收口腔:

磨碎、濕潤、溶解食物。唾液腺（腮腺、下頜腺、舌下腺）分泌唾液淀粉酶、溶菌酶等。食管：機械蠕動，運送食物。胃：分泌鹽酸、胃蛋白酶、黏液等，貯存、攪拌、粉碎食物。胰：分泌消化酶（胰淀粉酶、胰脂肪酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶等）。肝臟和膽囊：分泌膽汁，促脂肪吸收。十二指腸和小腸：分泌消化酶（淀粉酶、酞酶、脂肪酶、蔗糖酶、麥芽糖酶、乳糖酶等），是蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、礦物質(zhì)、維生素和水消化吸收的主要部位。大腸：分泌黏液，貯存糞便。直腸和肛門：排出糞便。食物殘渣通過消化道的時間約為24小時。糞便10g(1.6gN)肌肉(30%)器官體液(50%)其它(20%)攝入蛋白質(zhì)90g(14.4gN)消化道機體合成蛋白質(zhì)300g腸道內(nèi)源性蛋白質(zhì)70g氨基酸池消化、吸收蛋白質(zhì)150g尿75g(12gN)其它5g(0.8gN)

一個體重70kg的正常成人蛋白質(zhì)代謝及氮平衡

氮平衡（Nitrogenbalance）

(1)必要的氮損失（obligatorynitrogenlosses）

(2)氮平衡：B＝I－（U＋F＋S）Positive

nitrogen

balanceNin>NoutNin=NoutNitrogen

equillibriumNegativenitrogen

balanceNin<Nout氮平衡尿氮B=I-（U+F+S）=5%攝入氮糞氮皮膚四、食物蛋白質(zhì)營養(yǎng)學(xué)評價食物中蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值決定于以下三個因素：食物中蛋白質(zhì)的含量；食物中蛋白質(zhì)被消化吸收程度；食物中蛋白質(zhì)被利用程度。微量凱氏（Kjeldahl）定氮法測定大豆30-40%為最高畜禽魚蛋類10-20%糧谷類8-10%鮮奶類1.5-3.8%食物粗蛋白含量=食物含氮量×6.25（一）蛋白質(zhì)含量（content）表1-2不同食物的蛋白質(zhì)含量 名稱 含量(%)

畜、禽、魚 10～20

鮮奶 1.5～4.0

奶粉 25～27

蛋類 12～14

大豆及豆類 20～40

硬果類 15～25

谷類 6～10

薯類 2～3

蔬菜水果類 ±1真消化吸收率=吸收氮×100%食物氮=食物氮－(糞氮－糞代謝氮)×100%食物氮表觀消化吸收率=食物氮－糞氮×100%食物氮（二）消化率（digestibility）反映Pro在消化道內(nèi)被分解、吸收程度，實際多用表觀消化率1、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。表1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97±3燕麥86±7牛肉95±3小米79肉魚94±3大豆粉86±7面粉(精)96±4菜豆78大米88±4花生醬88玉米85±6中國混合膳96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%動物性Pro消化吸收率一般高于植物性Pro反映蛋白質(zhì)在體內(nèi)被利用的程度常用指標生物價蛋白質(zhì)凈利用率蛋白質(zhì)功效比值氨基酸評分（三）蛋白質(zhì)利用率（utilization)生物學(xué)價值（biologicalvalue，BV）Pro經(jīng)消化吸收后，進入機體可以儲留利用的程度。BV

越高，表明其利用率也越高。BV=儲留氮×100

=吸收氮－(尿氮－尿代謝氮)×100吸收氮食物氮－(糞氮－糞代謝氮)（三）蛋白質(zhì)利用率（utilization)常用食物蛋白質(zhì)的生物學(xué)價值蛋白質(zhì)生物價蛋白質(zhì)生物價蛋白質(zhì)生物價全雞蛋 94大米 77生黃豆57雞蛋黃 90 小麥 67 熟黃豆64雞蛋白 83玉米60 豆腐 65牛奶 90小米57 綠豆58魚 83 高粱56 花生 59牛肉 76 白菜 76豬肉 74 幾種食物混合后蛋白質(zhì)的生物價

食物BV混合比例小米6737---31大米57324046大豆6416208豌豆4815------玉米60---40---牛肉（干）76------15混合后生物價---747389蛋白質(zhì)凈利用率（netproteinutilization，NPU)反映攝入蛋白質(zhì)在體內(nèi)的利用情況。

蛋白質(zhì)凈利用率=生物學(xué)價值×消化率

儲留氮吸收氮儲留氮

=—————*————=—————

吸收氮攝入氮攝入氮

（三）蛋白質(zhì)利用率（utilization)

蛋白質(zhì)功效比值(proteinefficiencyratio,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×2.5（三）蛋白質(zhì)利用率（utilization)

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)1．計算被測Pro每種EAA的評分值；2．找出最低的EAA（即第一限制AA）評分值，即為該Pro的氨基酸評分。氨基酸評分(aminoacidscore,AAS)（三）蛋白質(zhì)利用率（utilization)幾種食物和不同人群需要的氨基酸評分模式氨基酸人群(mg/kg蛋白質(zhì))食物(mg/g蛋白質(zhì))≤1yr2-5yr10-12yr成人雞蛋牛奶牛肉組氨酸26191916222734異亮氨酸46282813544748亮氨酸93664419869581賴氨酸66584416707889蛋氨酸+半胱氨酸42252217573340苯丙氨酸+酪氨酸726322199310280蘇氨酸4334289474446纈氨酸55352513666450色氨酸171195171412總計460339241127512504479摘自WHOTechnicalReportSeries724，p12，1985經(jīng)消化率修正的氨基酸評分

（proteindigestibilitycorrectedaminoacidscore,PDCAAS）

經(jīng)消化率修正的氨基酸評分=氨基酸評分×真消化率氨基酸評分幾種食物蛋白質(zhì)的PDCAAS食物蛋白PDCAAS食物蛋白PDCAAS酪蛋白1.00斑豆0.63雞蛋蛋白1.00燕麥粉0.57大豆分離蛋白0.99花生粉0.52牛肉0.92小扁豆0.52豌豆粉0.69全麥0.40菜豆0.68五、蛋白質(zhì)營養(yǎng)不良蛋白質(zhì)缺乏往往與能量缺乏同時發(fā)生，稱為蛋白質(zhì)-能量營養(yǎng)不良（protein-energymalnutrition，PEM）。以嬰幼兒最為多見,表現(xiàn)為生長發(fā)育遲緩,體重減輕，機體免疫機能下降等。原發(fā)性PEMPEM

繼發(fā)性PEM蛋白質(zhì)-能量營養(yǎng)不良好發(fā)人群病因繼發(fā)性原發(fā)性消耗排泄↑攝入不足ProE不足兒童

臨床表現(xiàn)混合型消瘦型(Marasmus)E-Pro均不足E基本滿足Pro嚴重不足浮腫型(Kwashiorkor)又稱為惡性營養(yǎng)不良浮腫型消瘦型混合型蛋白質(zhì)-能量營養(yǎng)不良診斷：估算一日蛋白質(zhì)和能量攝取量身體測量生化指標蛋白質(zhì)-能量營養(yǎng)不良治療：對癥處理，如抗感染，調(diào)整水鹽平衡，補充液體等。營養(yǎng)治療原則：（1）蛋白質(zhì)能量攝入應(yīng)高于正常需要量；（2）補充液體；（3）補充礦物質(zhì)，補充鈉，足量的鉀和鎂及適量的鐵；（4）維生素缺乏可補充多種維生素，尤應(yīng)注意VA，VC的補給；（5）飲食攝入量應(yīng)從小量開始，應(yīng)小量多餐；（6）根據(jù)患者年齡及病情可采用流質(zhì)半流質(zhì)，或軟食等。

預(yù)防12345注意住院病人的營養(yǎng)和膳食預(yù)防疾病合理生活制度+加強鍛煉母乳喂養(yǎng)+正確喂養(yǎng)方式各種人群尤其是嬰幼兒的合理營養(yǎng)阜陽奶粉事件

2004年5月，安徽省阜陽市對當?shù)?003年3月1日以后出生、以奶粉喂養(yǎng)為主的嬰兒進行的營養(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)含量遠低于國家相關(guān)標準。阜陽奶粉事件在國務(wù)院調(diào)查組的統(tǒng)一組織下，阜陽市對制售劣質(zhì)奶粉違法犯罪行為依法進行了嚴厲打擊。共抽檢各類奶粉586組，扣留、封存、暫停銷售奶粉10多萬袋；立案查處涉嫌銷售不合格奶粉案件39起，打掉生產(chǎn)及分裝窩點4個，刑事拘留47人，留置審查59人，宣布正式逮捕31人，依法傳訊203人。(央視2004年05月16日)

阜陽奶粉事件高蛋白質(zhì)膳食過多的危害動物蛋白質(zhì)攝入過多，常伴有動物脂肪和膽固醇攝入較多，導(dǎo)致心血管疾病。增加腎臟負擔。導(dǎo)致骨骼中鈣的丟失增加，易產(chǎn)生骨質(zhì)疏松。增加癌癥的風險。TheHealthEffectsof

TooMuchProteinKidneyDiseaseGoutPoorLongTermWeightControlReducedAthleticPerformanceHealthEffectsofProteinHeartDiseasehomocysteineCancerOsteoporosiscalciumexcretionrisesasproteinintakeincreasesWeightControlKidneyDiseasehighproteinintakeincreasesworkofkidneys六、人體蛋白質(zhì)營養(yǎng)狀況評價人體蛋白質(zhì)營養(yǎng)狀況的優(yōu)劣可從三方面評價：生化指標氮平衡測定人體測量

①血清白蛋白：正常值35～50g/L。 ②血清運鐵蛋白：2.5～3.0g/L。 ③血清甲狀腺素結(jié)合前蛋白：

280～350mg/L。 ④視黃醇結(jié)合蛋白：26～76mg/L。 ⑤血清氨基酸 ⑥尿素/肌酐比值 ⑦尿中羥脯氨酸排出量 ⑧尿中3-甲基組氨酸排出量