食品营养学蛋白质与氨基酸

Section 6蛋白质和氨基酸 (protein),一、概述,蛋白质是一类复杂的高分子有机化合物。主要含有碳、氢、氧、氮，及少量硫、磷、铁、铜、碘、钴元素等。与其他供能营养素相较，含有氮元素是其最突出的特点，因而蛋白质是人体氮元素的唯一供源。这也是其他营养素无法替代的。一般蛋白质中氮的平均含量为16%，以测出的含氮量乘以6.25即可换算成蛋白质量。,二、蛋白质的分类,蛋白质的分类方法有多种。营养学中一般多按化学结构、形状及营养价值等三种方法分类。1.按化学结构：可将蛋白质分为单纯蛋白质（纯为-氨基酸所组成）与结合蛋白质（单纯蛋白质与非蛋白质分子结合而成）两大类。前者如清蛋白、球蛋白、谷蛋白等，水解后的最终产物只是氨基酸；后者如核蛋白、糖蛋白、脂蛋白等，水解后还有其所含的非蛋白质分子（辅基）。2.按蛋白质形状：可将蛋白质分为纤维状蛋白质和球状蛋白质。前者多为结构蛋白，是形成机体组织的物质基础，如胶原蛋白等；后者多用以合成生物活性因子，如酶、激素、免疫因子、补体等。3.按营养价值：可将蛋白质分为完全蛋白质、半完全蛋白质和不完全蛋白质。完全蛋白质所含氨基酸种类齐全、数量充足、比例合理，既能维持动物生存，又能促其生长发育，如牛奶、蛋、肝脏、酵母、黄豆及胚芽等食物中所含的蛋白质；否则即为不完全蛋白质，其所含氨基酸种类不全，如动物明胶和玉米胶蛋白等；半完全蛋白质所含氨基酸种类齐全，但有的氨基酸数量不足，虽能维持动物生存，却不能促其生长发育，如麦胶蛋白等。,三、蛋白质的理化性质,蛋白质经物理或化学方法处理后，其性质可发生改变。变性后的蛋白质较易被人体蛋白酶消化。这就是蛋白质食品在加工后更易被人消化、吸收的原理。除用酸或碱水解蛋白质外，亦有利用酶水解蛋白质，均可使之分解成氨基酸。如酱油、酱、酱豆腐、豆腐、奶酪、松花蛋等食品。若采用高温或酒精可使细菌细胞中的蛋白质变性凝固，失去活力，以达到杀菌消毒目的。此外，蛋白质的分子量极大，不能透过半透膜，利用这个性质通过透析，可对不同蛋白质进行分离和纯化。同时，蛋白质含有的羧基和氨基，具有酸性和碱性，可成为人体内重要的缓冲体系，以缓解外因对机体产生的冲击性影响。,四、氨基酸和肽 蛋白质由20种氨基酸以肽键连结在一起，并形成一定的空间结构的大分子。,*组氨酸为婴儿必需氨基酸，成人需要量可能较少。摘自Modern Nutrition in Health and Disease ，第9版，第14页，1999年。,构成人体蛋白质的氨基酸,患白化病的蟒蛇,Chiu是一位瑞典籍的香港女孩,也是世界上25,000分之一的无色人种(白化病)。因为父母不想她受到太多关注而特地移民北欧,她因病情一直视力微弱但却一直专注于学习摄影。偶尔发现自己在镜头里有一种独特的美,她后来也成为法国巴黎国际时尚模特。,白化病海豚,1.氨基酸的分类,目前，已经发现构成人体蛋白质的氨基酸有20种。其中，有一部分是人体能自行合成的。但还有8种是人体不能自行合成或合成速度不能满足机体的生理需要，必须由食物供给的，故被称为必需氨基酸，如异亮氨酸、亮氨酸、苏氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、缬氨酸；其他的则为非必需氨基酸。应该注意的是，所谓必需和非必需只是营养学中的概念。也就是说非必需氨基酸只是不需要食物供给。对于婴儿而言，组氨酸亦属必需氨基酸，故其必需氨基酸为9种。一般按氨基酸的营养学特征，除必需氨基酸和非必需氨基酸外，还有一类条件必需氨基酸，又称半必需氨基酸。这类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限等特点，如半胱氨酸、酪氨酸、精氨酸、丝氨酸和甘氨酸等。条件必需氨基酸的长期缺乏会引起人体某些蛋白质合成障碍。,2.必需氨基酸 EAA （essential amino acid ） 人体不能合成或合成速度不能满足机体需要，必须从食物中直接获得的，称EAA.,EAAsleucine 亮 isolucine 异亮 lysine 赖 methionine 蛋 Phenplalane 苯丙 threonine苏 trytophan 酪 valine 颉 + histidine 组,3.氨基酸模式*（amino acid pattern，AAP）,是某种Pro中各种EAA的构成比例。将该Pro中的色氨酸含量设为1，再分别计算其它EAA与色氨酸的相应比值，而得到的一系列比值*。,优质蛋白和参考蛋白：,动物性Pro（蛋、奶、肉、鱼等）、大豆Pro的AAP与人体的较接近 优质Pro 其中鸡蛋Pro的AAP与人体的最接近 常作为参考蛋白（Reference Protein） 实验 植物性Pro往往相对缺少以下几种EAA 赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸和色氨酸（如主食大米和面粉Pro中赖氨酸相对含量最少） 所以 植物性Pro的营养价值较低,4.限制氨基酸（limiting amino acid LAA）,如果食物蛋白质所含的必需氨基酸中，有一种或几种的含量偏低，即会导致食物蛋白质中的其他必需氨基酸得不到充分利用，以致这种食物蛋白质的营养价值降低。这一/几种EAA就称为该Pro的LAA, 比值最低的称为第一LAA，余者类推。,五、蛋白质的消化、吸收和代谢,蛋白质在胃肠道中经多种蛋白酶及肽酶的共同作用，即由高分子物质分解为可被吸收的小肽（23个氨基酸）或氨基酸，并在小肠内被吸收，沿着肝门静脉进入肝脏。一部分氨基酸在肝内进行分解或合成蛋白质；另一部分氨基酸继续随血液分布到各个组织器官，合成各种特异性的组织蛋白质。故肝脏是蛋白质代谢的主要器官。 通常，人体消化道内的蛋白质是不可能全部被消化、吸收。未被消化的蛋白质和部分消化后又不易被肠壁吸收的蛋白质，在大肠内的细菌作用，发生腐败，产生有毒物质。其中，大部分随粪便排出体外，亦有少量被肠粘膜吸收，随血液运往肝脏，进行生理解毒，然后随尿排出，故人体不会因此发生中毒。如果，这些不易被肠壁吸收的蛋白质被少量吸收，即可能引起人体过敏反应，发生荨麻疹、湿疹、哮喘等病症。 一般，每天人体肠道內被消化、吸收的蛋白质约有70克左右。其不仅来自于食物，也来自于肠道脱落的粘膜细胞和消化液中的蛋白质等。,图 正常人体内的蛋白质代谢概况,七、食物蛋白质营养学评价*（一）食物蛋白质的含量（content）Pro数量质量，但如没有一定数量，再好的Pro其营养价值也有限含量*是营养价值的基础*一般以微量凯氏（Kjeldahl）定氮法测定大豆30-40%为最高 畜禽鱼蛋类10-20% 粮谷类8-10% 鲜奶类1.5-3.8%,食物粗蛋白含量=食物含氮量6.25,七、食物蛋白质营养学评价* （二）消化率（digestibility）,反映Pro在消化道内被分解、吸收程度，实际多用表观消化率1、值更低，作了较低的估计，具有更大的安全性；2、测定方法简便易行。,返回,动物性Pro消化吸收率一般高于植物性Pro,七、食物蛋白质营养学评价* （三）利用率（utilization）1生物学价值（biological value，BV）Pro经消化吸收后，进入机体可以储留利用的部分。BV 越高，表明其利用率也越高。,七、食物蛋白质营养学评价* （三）利用率（utilization） 2氨基酸评分(amino acid score，AAS / 化学分，chemical score，CS),1计算被测Pro每种EAA的评分值；2找出最低的EAA（即第一 LAA）评分值， 即为该Pro的氨基酸评分。,表 几种食物蛋白质的氨基酸分,七、食物蛋白质营养学评价* （三）利用率（utilization） 3蛋白质功效比值 (protein efficiency ratio，PER) 用处于生长阶段的幼年动物，其体重增加和摄入Pro量的比值,常用作婴幼儿食品中Pro营养价值评价,八、食物来源及供给量,（1）推荐摄入量（recommended nutrient intake，RNI）每天0.8g/kg体重我国以植物性食物为主，RNI在1.0-1.2g/kgbwPro摄入占膳食总热能10-15%,八、食物来源及供给量,（2）氮平衡（Nitrogen balance）,必要的氮损失（obl