第三章 第二节 蛋白质-宦晨

食品营养学——宦晨副教授蛋白质

一.蛋白质的生理功能

二.氨基酸和必需氨基酸三.蛋白质在体内的动态变化四.食物蛋白质的营养学评价五.蛋白质营养不良及营养状况评价六.蛋白质供给量及食物来源蛋白质（protein）是生命的物质基础，是有机大分子，是构成细胞的基本有机物，是生命活动的主要承担者，没有蛋白质就没有生命。一、蛋白质遗传信息中心法则蛋白质的结构蛋白质的化学组成123蛋白质主要由碳、氢、氧、氮四种元素组成蛋白质元素组成的最大特点是含有氮，是人体氮的唯一来源。

蛋白质的分子大小可相差几千倍，但它们含氮的百分率相当恒定（平均含氮量16%）。蛋白质的分类完全蛋白质必需氨基酸种类齐全、数量充足、比例适合（肉类、鱼类、乳类、蛋类、豆类）半完全蛋白质种类全但比例不合适只可维持生命（谷类、土豆、花生等）不完全蛋白质种类不全不能维持生命（皮筋、蹄筋、软骨、鱼翅等）P20蛋白质的生理功能1、人体结构成分正常人体内16%~19%是蛋白质；每天约有3%的人体蛋白质被更新。胶原蛋白占人体蛋白质的1/3；指、趾甲中含有角蛋白；从细胞膜到细胞中各种结构均含有蛋白质。2、构成体内各种重要物质酶的化学本质是蛋白质；多种激素：生长激素、胰岛素、甲状腺素免疫分子：抗体、补体、免疫组织细胞细胞膜和血液中的载体分子；体液中的蛋白，维持体液渗透压及酸碱平衡；胰岛素晶体结构3、供给热能每克蛋白质在体内约产生16.7KJ（4.0kcal）的热能。4、物质运输

蛋白质帮助将所需的各种物质，如脂类、矿物质和氧运往身体各处。5、基因表达

蛋白质参与并与DNA作用，调控基因表达二、氨基酸蛋白质的基本构成单位是------氨基酸构成人体蛋白质的氨基酸人体蛋白质由20多种氨基酸组成；分类必需氨基酸；条件必需氨基酸；非必需氨基酸；1.必需氨基酸定义及种类定义：指机体不能合成或合成速度远不能满足机体需要，而必需从外界获得的一类氨基酸。蛋氨酸缬氨酸赖氨酸异亮氨酸苯丙氨酸亮氨酸色氨酸苏氨酸组氨酸2.非必需氨基酸定义及种类概念：人体可以自身合成或由其它氨基酸转化而得到，不一定非从食物直接摄取不可。甘氨酸丝氨酸胱氨酸天冬氨酸天冬酰胺谷氨酸谷氨酰胺精氨酸丙氨酸脯氨酸羟脯氨酸并不是说人体不需要这些氨基酸。3.条件必需氨基酸定义及种类概念：在体内能合成，但其合成原料是必需氨基酸，可以不必由食物供给。蛋氨酸半胱氨酸酪氨酸苯丙氨酸条件必需氨基酸4.限制氨基酸定义及种类概念：指食物蛋白质中一种或几种必需氨基酸缺少或不足，就会使食物蛋白质合成为机体蛋白质的过程受到限制，也因此限制了此种蛋白质的营养价值，这类氨基酸就称为限制氨基酸。

将食物蛋白质中各种必需氨基酸的数量与人体需要量模式进行比较相对不足的氨基酸称为限制氨基酸。

按其缺少数量的多少顺序排列，称为第一限制氨基酸、第二限制氨基酸。赖氨酸、蛋氨酸和色氨酸这三种氨基酸在普通食物和膳食中是主要的限制氨基酸。P26表2-3举例——谷胱甘肽(GSH)。故名思义，谷胱甘肽由三个氨基酸串起来构成，种类是：谷氨酸、半胱氨酸、甘氨酸。比例是1:1:1。假如我们在孤立环境下提供如下原料，可得到不同的结果：谷氨酸1个，半胱氨酸1个，甘氨酸1个，可以合成1个GSH分子。

谷氨酸3个，半胱氨酸3个，甘氨酸3个，则可以合成3个GSH分子。

谷氨酸3个，半胱氨酸1个，甘氨酸3个，可以合成几个GSH分子呢？

答案不是3个，而是1个。总结一下：1）限制性氨基酸相当于木桶的短板，可以是一种，也可以是多种，缺乏它会对特定的蛋白质合成目标造成影响（吃瘦肉、奶、蛋，本质上都是合成特定种类的蛋白质——肌蛋白、酪蛋白和乳清蛋白、蛋清蛋白）2）限制性氨基酸可以是必需氨基酸，也可以是非必需氨基酸；3）就人而言，随着生理条件和年龄等的变化，原来不是限制性氨基酸的，可以变成限制性氨基酸。概念：构成人体各种组织蛋白质的氨基酸间有一定比例，为了满足蛋白质合成的要求，膳食蛋白质所提供的必须氨基酸除数量充足外，各种必需氨基酸之间应有一个适宜的比例。这种必需氨基酸之间相互搭配的比例关系称为必需氨基酸模式。计算方法：

将该种蛋白质中的色氨酸含量定为l，分别计算出其它必需氨基酸的相应比值，这一系列的比值就是该种蛋白质氨基酸模式。

P27表2-4氨基酸模式的意义：

膳食蛋白中的必需氨基酸的模式越接近人体蛋白质组成，被人体消化吸收后，就越易被机体利用，以满足合成机体蛋白质的需要，营养价值就越高。5.必需氨基酸模式氨基酸人体全鸡蛋鸡蛋白牛奶猪瘦肉牛肉大豆面粉大米异亮氨酸亮氨酸赖氨酸蛋氨酸+半胱氨酸苯丙氨酸+酪氨酸苏氨酸缬氨酸色氨酸4.07.05.53.56.04.05.01.02.54.03.12.33.62.12.51.03.35.64.33.96.32.74.01.03.06.45.42.46.12.73.51.03.46.35.72.56.03.53.91.03.25.65.82.84.93.03.21.03.05.14.41.76.42.73.51.02.34.41.52.75.11.82.71.02.55.12.32.45.82.33.41.0几种中国食物和人体蛋白质氨基酸模式根据《食物成分表》计算。大豆、全鸡蛋（红皮）来自上海；鸡蛋白来自河北；牛奶产自甘肃；猪瘦弱、牛肉（里脊）、小麦标准粉来自北京；大米为浙江早籼标二米。优质蛋白质：蛋、奶、鱼、肉蛋白质及大豆蛋白蛋白质互补作用(complementaryaction)：为了提高食物蛋白质的营养价值，往往将两种或两种以上的食物混合食用，而达到以多补少的目的，提高膳食蛋白质的营养价值，不同食物间相互补充其必需氨基酸不足的作用，称为蛋白质互补作用。为充分发挥食物蛋白质的互补作用，在调配膳食时，应遵循三个原则：第一，食物的生物学种属越远越好（动植物性食物混合）第二，搭配的种类越多越好第三，食用时间越近越好，同时食用最好。

三、蛋白质的消化、吸收和代谢

三、蛋白质的消化、吸收和代谢蛋白质胃胃酸胃蛋白酶小肠胰腺胰蛋白酶糜蛋白酶氨基酸、二肽、三肽小肠粘膜

寡肽酶氨基酸肝脏和其它组织器官肝门静脉弹性蛋白酶羧肽酶A羧肽酶B内肽酶外肽酶蛋白质的代谢及氮平衡

蛋白质代谢合成/分解肝脏最快人体各组织、器官和体液中的游离氨基酸统称氨基酸池（aminoacidpool）。氨基酸池中的游离氨基酸大部分来自体内蛋白质的分解产物，主要被用来重新合成蛋白质，未被利用的氨基酸，则经代谢转变成尿素、氨、尿酸和肌酐等由尿排出体外，或转化糖原和脂肪。机体每天由于皮肤、毛发和粘膜的脱落，妇女月经期的失血等，以及肠道菌体死亡排出，损失约20g以上的蛋白质，这种氮排出是机体不可避免的氮消耗，称必需的氮损失（obligatorynitrogenlosses）。氮平衡：是反应机体摄入氮和排出氮的关系。

B＝I-(U+F+S)B：氮平衡；I：摄入氮；U：尿氮；F：粪氮；S：皮肤等氮损失。摄入氮和排出氮相等为零氮平衡摄入氮多于排出氮为正氮平衡摄入氮少于排出氮为负氮平衡氮平衡的意义：零氮平衡：这表明体内蛋白质的合成量和分解量处于动态平衡。一般营养正常的健康成年人就属于这种情况。正氮平衡：这表明体内蛋白质的合成量大于分解量。健美运动员、生长期的儿童少年、孕妇和恢复期的伤病员等就属于这种情况。所以，在这些人的饮食中，应该尽量多给些含蛋白质丰富的食物。负氮平衡：这表明体内蛋白质的合成量小于分解量。慢性消耗性疾病，组织创伤和饥饿等就属于这种情况。蛋白质摄入不足，就会导致身体消瘦，对疾病的抵抗力降低，患者的伤口难以愈合等。当长期处于负氮平衡时，将引起蛋白质缺乏、体重减轻、机体抵抗力下降。多食用蛋白质能使肌肉更发达吗？

多吃蛋白质，不一定会长肌肉。但不吃够量的蛋白蛋食物，就一定，不可能长肌肉。

肌肉的增长，需要二个基本条件。一是饮食中有充足的蛋白蛋食物来源。二是肌肉组织得到剌激，拉伸，即无氧运动，才能剌激肌肉增长，增加，增重。蛋白粉的利与弊 使用蛋白粉很容易导致蛋白质摄入量过高。研究表明，长期摄入过多的蛋白质会使现有的肾脏问题恶化，还包括脱水、便秘、肠蠕动增加、恶心、痉挛、腹胀、食欲下降、疲劳、营养不足，损害消化系统等。缺点：优点：1、增强免疫功能，增强骨骼生长。2、有利于心血管系统的健康。3、促进伤后，病后恢复。4、利于肌肉修复、增强体力和提高运动能力。四、食物蛋白质的营养学评价食物蛋白质营养价值的优劣可从三方面评价：蛋白质含量蛋白质消化率蛋白质利用率

蛋白质含量

用凯氏定氮法，测定食物中的氮含量，乘以蛋白质换算系数(6.25)，得出食物蛋白质的含量。

食物蛋白质含量=含氮量×6.25P28表2-6常用食用蛋白质的换算系数蛋白质消化率（digestibility）：指人体对蛋白质消化及吸收的程度

（1）表观消化率（%，apparentdigestibility，AD）粪代谢氮：是指无氮（蛋白质）膳食条件下，机体由粪便排出的氮。粪中排出的氮实际上有两个来源：一是来自未被消化吸收的食物蛋白质；二是来自脱落的肠黏膜细胞及肠道细菌等所含的氮。P29表2-7（2）真消化率（%，truedigestibility，TD）消化率的影响因素食物因素：膳食纤维过多则降低蛋白质的消化率；生豆中存在抗胰蛋白酶因子，降低消化率，加热可被破坏。人体因素：身体状态、消化功能、心理情绪、饮食习惯等。蛋白质利用率：食物蛋白质被消化、吸收后再体内被利用的程度。

★生物价(biologicalvalue，BV)

★蛋白质净利用率(netproteinutilization，NPU)

★蛋白质功效比值(proteineffciencyratio，PER)

★氨基酸评分(aminoacidscore，AAS)

相对蛋白质值(relativeproteinvalue，RPV)

净蛋白质比值(netproteinratio，NPR)

氮平衡指数(nitrogenbalanceindex，NBI)

生物价(biologicalvalue，BV)：以食物蛋白质在体内被吸收的氮与吸收后在体内贮留真正被利用氮的数量比来表示，是反映食物蛋白质消化吸收后被机体利用程度的指标。

P30表2-8蛋白质净利用率(NPU)：是反应食物中蛋白质被利用的程度，即机体利用的蛋白质占食物中蛋白质的百分比。

储留氮蛋白质净利用率＝真消化率×生物价＝×100%

摄入氮＝摄入N-（粪N-粪代谢N）-（尿N-尿内源N）摄入N×100%BV=[摄入N-（粪N-粪代谢N）-（尿N-尿内源N）]/[摄入N-（粪N-粪代谢N）]*100%NPU=[摄入N-（粪N-粪代谢N）-（尿N-尿内源N）]/摄入N*100%蛋白质的生物价和蛋白质净利用率的计算方式相似，但是蛋白质的生物价中没有包括在消化过程中未被吸收而丢失的这部分氮。

蛋白质功效比值(proteineffciencyratio，PER)：

是用处于生长阶段中的幼年动物(一般用刚断奶的雄性大白鼠)，在实验期内其体重增加和摄入蛋白质的量的比值来反映蛋白质营养价值的指标。动物体重增加(g)

蛋白质功效比值＝摄入食物蛋白质(g)

所测蛋白质主要被用来提供生长需要，所以该指标被广泛用作婴儿食品中蛋白质的评价。

氨基酸评分(aminoacidscore，AAS)：是用被测食物蛋白质的必需氨基酸评分模式(aminoacidscoringpattern)和推荐的理想的模式或参考蛋白的模式进行比较，因此是反映蛋白质构成和利用的关系。

被测蛋白质每克氮(或蛋白质)中氨基酸量(mg)氨基酸评分=100×

理想模式或参考蛋白质中每克氮(或蛋白质)中氨基酸量(mg)

确定某一食物蛋白质氨基酸评分步骤

※计算被测蛋白质每种必需氨基酸的评分值

※在上述计算结果中，找出第一限制氨基酸评分值，即为该蛋白质的氨基酸评分。

经消化率修正的氨基酸评分（PDCAAS）：

经消化率修正的氨基酸评分＝氨基酸评分×真消化率

几种食物蛋白质经消化率修正的氨基酸评分

食物蛋白经消化率修正的氨基酸评分食物蛋白经消化率修正的氨基酸评分酪蛋白鸡蛋大豆分离蛋白牛肉豌豆粉菜豆1.001.000.990.920.690.68斑豆燕麦粉花生粉小扁豆全麦面筋0.630.570.520.520.400.255、蛋白质营养不良及营养状况评价蛋白质-热能营养不良（PEM）有两种：(1)Kwashiorker氏病（加西卡病）：能量摄入基本满足而蛋白质严重不足的儿童营养性疾病。主要表现为腿腹部水肿、虚弱、情感淡漠、易感染其它疾病等；(2)干瘦型营养不良：蛋白质和能量摄入均严重不足的儿童营养性疾病：患儿消瘦无力，易感染其它疾病而死亡。蛋白质摄入过多

1）加重肾脏的负荷2）加速骨骼中钙质的丢失3）摄入蛋白质过多可能与一些癌症相关KwashiorkorKwashiorkorMarasmus奶粉事件

2004年的阜阳劣质奶粉事故

2004年5月，安徽省阜阳市对当地2003年3月1日以后出生、以奶粉喂养为主的婴儿进行的营养状况普查和免费体检显示，因食用劣质奶粉造成营养不良的婴儿229人，其中轻、中度营养不良的189人。阜阳市因食用劣质奶粉造成营养不良而死亡的婴儿共计12人。2008年三鹿奶粉事件-三聚氰胺

中国的甘肃、江苏、山东、陕西、江西、湖南、湖北等多家医院披露：多名1岁左右的婴儿患上双肾多发性结石、输尿管结石等婴儿罕见病症。2020年湖南郴州奶粉事件

郴州市永兴县“爱婴坊”母婴店以蛋白固体饮料冒充婴幼儿奶粉进行销售欺骗消费者，永兴县多名患者家长发现自己孩子身体出现湿疹，体重严重下降，头骨畸形酷似“大头娃娃”。6、蛋白质的膳食参考摄入量推荐摄入量(RNI)(g/d)

成人(18～60岁)*

男 女

轻体力活动 75 65 中体力活动 80 70 重体力活动 90 80 *按1.16g蛋白质/（kg.d）计算。 若按能量计算，蛋白质摄入占膳食总能量的10%～12%，儿童青少年为12%～14%。 例：轻体力活动成年男性，能量摄入为2400kcal/d，则蛋白质摄入量应为： 2400kcal/d×12%÷4kcal/g=72g/d蛋白质的食物来源动物性食物蛋白质：含量高、质量好，如奶、蛋、鱼、瘦肉等。植物性食物主要是谷类和豆类。大豆含有丰富的优质蛋白质。谷类是我们的主食，蛋白质含量居中（约10%），是我国人民膳食蛋白质的主要来源。蛋白质变性

蛋白质变性指的是蛋白质在某些物理和化学因素作用下，其特定的空间构象被改变，从而导致其理化性质的改变和生物活性的丧失。一般认为蛋白质的二级结构和三级结构有了改变或遭到破坏，都是变性的结果。能使蛋白质变性的化学方法有加强酸、强碱、重金属盐、尿素等；能使蛋白质变性的物理方法有加热(高温)、紫外线及X射线照射、剧烈振荡或搅拌等。蛋白质变性在食品制作方面的应用价值豆腐制作

盐对蛋白质的作用表现为“盐析”，即在蛋白质中加人大量中性盐以破坏蛋白质的胶体性，使蛋白质从水溶隆中沉淀析出。它的实质其实是破坏蛋白质胶体的水化膜，在豆腐制作过程中所利用的就是盐（石膏和盐卤等）使蛋白质变性的作用。制作咸鸭蛋

鲜蛋用盐腌制过程中，盐分侵入蛋内，使蛋白质沉淀出来。作为乳化剂的蛋白质被“盐析”以后，会缓慢地变性凝固，使那些原来分散成极小的油滴，彼此互相聚集起来，变成大油滴，即成了蛋黄油。因此咸鸭蛋煮熟以后，整个蛋黄变得油滋滋的，且由于蛋黄中带有红黄色卵黄素及胡萝卜素，蛋黄油即呈现为红黄色。

烹饪鱼类

烹鱼时，先用盐码味，能够使鱼体表面的水分渗出，加热时蛋白质变性的速度就