12第二章-蛋白质与氨基酸11.ppt

1、,钟玉林,第二章 蛋白质和氨基酸,蛋白质结构,蛋白质 (protein),氨基酸 （Amino acid, AA）,非必需AA(nonessential-)：9种 半必需AA（条件必需AA）：2种 （semi-,or conditionally-） 必需AA（essentional-）：9种,多肽（poly-）10 AA以上 寡肽（oligo-）410 AA以下 3肽（tri-）3AA 2肽（di-）2AA,肽 (peptide),蛋白质,正常人体内Pro 约为16-19%,分解,合成,动态平衡,组织Pro不断 更新 修复,每天约3%的 Pro被更新,图 正常人体内的蛋白质代谢概况,肠道 骨髓

2、Pro 更新速度较快,一切生命的物质基础,第一节 氨基酸与必需氨基酸,一、种类：20种 1 必需AA（essential amino acid , EAA） 2 非必需氨基酸（NEAA） 3 半必需氨基酸 ( semi-EAA or conditional EAA) 半胱酸（Cysteine）蛋氨酸（Methionine） 酪氨酸（Tyrosine）苯丙氨酸（Phenylalanine） 二、 必需氨基酸： 人体不能合成或合成速度不能满足机体需要，必需从食物中直接获得的AA。 Amino acids that the body cannot synthesize in amount suffi

3、cient to meet physiological needs and has to obtain them from foods.,表 1-1 人体内的氨基酸,三、 氨基酸模式(AA Pattern)和限制氨基酸 (limiting AA),1. 氨基酸模式 (AA Pattern) ： 蛋白质中各种必需氨基酸的构成比例。,表1-2 几种食物和人体蛋白质氨基酸模式,2.限制氨基酸 （limiting amino acid）,与人体蛋白质模式比较，食物蛋白质中含量相对较 低的必需AA。 The essential amino acid found in the shortest suppl

4、y relative to the amount needed for protein synthesis in the body. FourAA are mostlikelytobe limiting: Lysine，Methionine，Threonine，Tryptophan .,3.参考蛋白、完全蛋白和蛋白质的互补作用,参 考 蛋 白,用于测定食物蛋白质质量的标准蛋白。 Reference Protein: A standard against which to measure the quality of other proteins.,完 全 蛋 白,必需氨基酸模式与人体蛋白质相对

5、一致，能满足机体蛋白质合成需要的食物蛋白质。 Complete Protein: A dietary protein containing all the essential amino acids in relatively the same amounts that human being required. (including animal protein and soy protein ) Incomplete protein,蛋 白 质 互 补,将两种或两种以上的食物蛋白质混合事用，使不同食物中必需氨基酸以多补少，从而提高膳食蛋白质的营养价值。 Complementary Prot

6、ein: Two or more proteins whose amino acids assortments complement each other in such a way that the essential amino acids missing from one are supplied by the other.,互补作用几种食物混合后蛋白质的生物价,*瘦体组织：lean tissue,1组织 构成成分,瘦体组织*,2构成各种 重要生理物质,酶 抗体 激素等,3供能,约16.7 kJ (4.0 kcal)/g,蛋白质功能,4.赋予食品功能 特性,第二节 蛋白质的功能,第二节

7、蛋白质的功能,一、构成机体 约占人体全部重量的18。 二、生命的重要物质 1催化作用酶 2调节生理机能激素 3氧和二氧化碳的运输血红蛋白 4肌肉收缩肌动蛋白和肌球蛋白 5支架作用结缔组织中的胶原蛋白 6免疫作用抗体即免疫球蛋白 7遗传物质核蛋白,四、供能 每克蛋白质在体内氧化功能4千卡，人体每天所需的能量约有14来自蛋白质。,三、建造组织和修补更新组织 食物中的蛋白质最重要的作用是供给人体合成蛋白质所需要的氨基酸。体内蛋白质总是在不断的分解与合成，组织细胞不断更新。,肉的持水性与肉的鲜嫩度 蛋白质的起泡性 蛋白质溶于水成亲水溶胶用于乳化、增稠 面筋蛋白的黏性与延展性,五、赋予食品重要的功能特性

8、,第三节 氮平衡,氮平衡是反映体内蛋白质代谢情况的一种表示方法，实际上是指蛋白质摄取量和排出量之间的对比关系。 各种食物蛋白质的含氮量约为16，一般食物的含氮物质有大部分是蛋白质，所以常用测定含氮量的方法间接了解蛋白质的平衡情况。 氮平衡状态可用下式表示： 摄入氮尿氮粪氮其他氮损失 正氮平衡：摄入氮尿氮粪氮其他氮损失 负氮平衡：摄入氮尿氮粪氮其他氮损失,消 化 道,摄入蛋白质90g (14.4gN),粪便10g(1.6gN),尿75g(12gN),其它5g (0.8gN),机体合成 蛋白质300g,氨基酸池,消化、吸收 蛋白质150g,肠道内源性 蛋白质70g,肌肉 (30%),器官 体液 (

9、50%),其它 (20%),图 一个体重70kg的正常成人蛋白质代谢及氮平衡,返回消化,返回N平衡,第四节 食物蛋白质的营养评价,一、蛋白质的质与量(content） 1完全蛋白质与不完全蛋白质 酪蛋白为完全蛋白质，而玉米醇溶蛋白为不完全蛋白质 2食物中蛋白质的含量 食物中蛋白质的量不能过低,二、蛋白质的消化率(digestibility),表观消化率（apparent- digestibility）,真消化率（true - digestibility ）,三蛋白质利用率（utilization）,1.Biological value, BV:生物价,The amount of protein

10、 nitrogen that is retained for growth and maintenance,expressed as a percentage of the protein nitrogen that has been digested and absorbed. To determine the actual value of an absorbed protein as it is used by the body.,2.Net Protein Utilization,NPU蛋白质净利用率,The amount of protein nitrogen that is ret

11、ained from a given amount of protein nitrogen eaten. To determine the amino acid composition and digestibility of a test protein.,3.Protein Efficiency Ratio, PER: 蛋白质功效比值,A measure of protein quality assessed by determining how well a given protein supports weight gain in growing rats. Used to estab

12、lish the protein quality for infant formulas and baby foods.,4.Amino Acid Score,AAS氨基酸评分,The lowest score is the score of limiting AA which is the AAS of the protein. A method of evaluating protein quality by comparing a test proteins amino acid pattern with that of a reference protein; sometimes ca

13、lled chemical scoring.,表1-4 几种食物和不同人群需要的氨基酸评分模式,表1-5 常见几种食物蛋白质质量,摘自“营养与食品卫生学”，第3版，第11页。,5.Protein Digestibility corrected AAS, PDCAAS:（经消化率校正的氨基酸评分）,A measure of protein quality assessed bycomparing the amino acid score of a food proteinWith the amino acid requirements of preschool-ageChildren and t

14、hen correcting for the truedigestibility of the protein; Recommended by the FAO/WHO and used toestablish protein quality of foods for daily valuepercentage on food labels.,表1-6 几种食物蛋白质的PDCAAS,摘自Understanding Nutrition, 第7版，第215页，1996年。,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

15、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,第五节 蛋白质营养不良（protein-energy malnutrition,PEM）,Kwishiorkor: A Ghanaian word meaning “the evil spirit that infects the first child when the second child is born”. The second child suddenly switched from

16、 nutrient dense, protein-rich breast milk to a starchy, protein-poor cereal, soon begins to sicken and die.,Marasmus: A severe deprivation of food over a long time (chronic PEM) and therefore is caused by an inadequate energy and protein intake ( and by inadequate essential fatty acids,vitamins, and

17、 minerals as well).,蛋白质营养不良,Kwashiorkor,Marasmus,Marasmus,Kwashiorkor,Infancy (less than 2 yr),older infants and young children(1-3 yr),Develops slowly; chronic PEM,rapid onset; acute PEM,Severe weight loss,some weight loss,Severe muscle wasting, with fat,Some muscle wasting, with retention of some

18、body fat,Growth:60% weight-for-age,growth:60%-80% weight-for-age,No detectable edema,edema,No fatty liver,enlarged fatty liver,Anxiety焦急, apathy淡漠,apathy, misery痛苦, irritability易怒, sadness,Good appetite possible,loss of appetite,Hair is sparse, thin and dry; Easily pulled out,hair is dry and brittle

19、; easily pull out; changes color; becomes straight,Skin is dry, thin, and easily wrinkles,skin develops lesion,3. 高蛋白质膳食过多的危害 （problems of excess protein）,Adult Bone Loss (Osteoporosis骨质疏松): Calcium excretion rises as protein intake increases. Recommendation of calcium-to-protein is more than 20(mg)

20、 to 1(g).,Cancer: population studies suggest a correlation between high intakes of animal protein and some type cancer ( cancer of colon, breast, kidneys, pancreas, and prostate),Gain Weight: Protein-rich foods are often fat-rich foods.,Heart Disease: Foods rich in animal protein tend to be rich in

21、saturated fats and cholesterol; homocystei（高半胱氨酸）may be an independent risk factor for heart disease.,Others.,第六节 蛋白质和氨基酸在食品加工时的变化,一、热加工的有益作用 1杀菌与灭酶 2提高蛋白质的消化率 加热使蛋白质原来包裹有序的结构显露出来 3破坏某些嫌忌成分 加热破坏某些毒性物质、酶的抑制剂、和抗维生素等。 但是热处理温度过高或时间过长均可降低蛋白质功效比值,二、氨基酸的破坏,1加热 加热引起氨基酸破坏、生物学价值下降、赖氨酸的有效性下降；加热对焙烤制品的蛋白质、氨基酸也有影

22、响。胱氨酸不耐热。 2氧化 蛋白质和氨基酸的破坏还可以由氧引起。当蛋白质和脂类过氧化物在一起时，蛋白质的氨基酸有重大损失，其中蛋氨酸和胱氨酸等最易破坏。 在有花敏色素如核黄素存在时色氨酸、组氨酸、酪氨酸以及含硫氨基酸残基可能发生光氧化作用。,3脱硫 含低糖的湿用食物剧烈加热时长引起胱氨酸半胱氨酸显著破坏。通过脱硫反应形成不稳定的脱氢丙氨酰残基，然后与蛋白质中的赖氨酸形成赖丙氨酸等蛋白质蛋白质交联键。 4异构化 用碱处理蛋白质时可使许多氨基酸残基发生异构化，用强酸处理也可有氨基酸残基的异构化，但这只有在浓溶液和高温时才发生。 氨基酸残基的异构化可以部分抑制蛋白质的水解消化作用。,三、蛋白质与蛋白

23、质交联键的形成,1加热 加热可影响天然蛋白质分子的空间排列即热变性 含糖量很低的蛋白质食品在进行强烈加热处理时会同时降低蛋白质的消化性和某些氨基酸的可利用性，其原因可能是这种处理在多肽内部和肽链之间产生许多对抗蛋白酶作用的交联键。 2碱处理 蛋白质用碱处理不仅可使许多氨基酸发生异构化，还可发生某些其他的结构变化如在蛋白质分子内形成交联键、生产某些新氨基酸如赖丙氨酸。 3关于营养价值的影响 加热和碱处理都可降低蛋白质的营养价值。这可由胱氨酸、赖氨酸以及其他氨基酸的损失来说明。,四、蛋白质与非蛋白质分子的反应,1蛋白质与糖的反应 羰氨反应 2蛋白质与脂类的反应 蛋白质、氨基酸可以和脂类过氧化物发生反应。蛋白质可被其氧化产蛋氨酸亚砜和蛋氨酸砜。 3蛋白质与醌类的反应 醌能与游离氨基酸的氨基反应并引起氧化