第二节 蛋白质与健康讲义.doc

第二节 蛋白质与健康教学目的：认识蛋白质对健康的作用。教学内容：蛋白质的组成、分类、评价和功能，氮平衡、必需氨基酸。教学要求：了解蛋白质的组成、分类及缺乏病。 熟悉氮平衡与缺乏病的关系，熟悉蛋白质的生理功能。 掌握必需氨基酸种类，蛋白质互补作用和蛋白质营养价值评价。教学要点：必需氨基酸的种类、蛋白质互补作用和蛋白质营养价值评价。教学方法：课堂讲授、多媒体演示、课堂讨论。课程导入人体需要的主要营养素1.蛋白质2.脂类 提供人体热能3.碳水化物4.矿物质：常量元素 微量元素5.维生素：脂溶性维生素 水溶性维生素6.水蛋白质（protein）是化学结构复杂的一类有机化合物，使人体的必需营养素。蛋白质一词源于希腊文的(proteios),是“头等重要”的意思，表明蛋白质是生命活动中头等重要的物质。蛋白质是构成一切细胞和组织结构必不可少的成分，它是人类生命活动最重要的物质基础，没有蛋白质就没有生命。在人体细胞中，蛋白质约占1/3，成年人体内平均约含蛋白质16.3%，皮肤和骨骼肌中约占80%，胶原约占25%，血液中约占5%，其总量仅次于水分。一、蛋白质的组成和分类（一）蛋白质的组成1.元素组成蛋白质是由C H O N等元素组成的，有的含有S（如毛发的角蛋白），P（如乳蛋白），Fe（如血红蛋白），Mg（如叶绿素蛋白），I（如甲状腺素球蛋白）等。蛋白质与脂类和糖类的不同之处是，它含有氮元素，氮元素是蛋白质在元素组成上的特征，而脂类和糖类不含氮，所以蛋白质是人体氮的惟一来源，因而，其它脂类和糖类不能代替蛋白质。大多数蛋白质的含氮量相当接近，平均为16%。因此，每克氮相当于6.25g蛋白质(即100/16)，其折算系数为6.25。只要测定某样品中的含氮量，就可以计算出其中蛋白质的大概含量。计算方法：样品中蛋白质的百分含量（g%）=每克样品中含氮量（g）*6.25*100%2.组成单位氨基酸是构成蛋白质的基本单位。天然的氨基酸有许多种，构成蛋白质的氨基酸主要是其中的20多种。氨基酸之间是以肽键相连接。（二）蛋白质的分类蛋白质的化学结构非常复杂，大多数蛋白质的化学结构尚未阐明，因此无法根据蛋白质的化学结构进行分类。目前只能依照蛋白质三个方面的性质：即化学组成、溶解度和形状进行分类。在营养学上也常按营养价值分类。1.按化学组成分类首先根据蛋白质的化学组成的复杂程度，将蛋白质分为单纯蛋白质与结合蛋白质两大类；然后再按其形状和溶解度分成各类蛋白质。单纯蛋白质只由氨基酸组成，其水解的最终产物只是氨基酸；结合蛋白质是由单纯蛋白质与非蛋白质结合而成，其中非蛋白质称为结合蛋白质的辅基。因此，结合蛋白质在彻底水解后，除产生氨基酸外，尚有所含的辅基（如糖、磷酸、核酸等）。（1）单纯蛋白质 单纯蛋白质又可按其溶解度、受热凝固性及盐析等物理性质的不同分为清蛋白、球蛋白、谷蛋白、醇溶谷蛋白、鱼精蛋白、组蛋白和硬蛋白等类。（2）结合蛋白质 按辅基不同，结合蛋白质分为：核蛋白、糖蛋白、脂蛋白、磷蛋白和色蛋白等5类。2.按蛋白质的形状分类按蛋白质形状、蛋白质分为纤维状蛋白和球状蛋白。纤维状蛋白多为结构蛋白，是组织结构不可缺少的蛋白质，由长的氨基酸肽链连接成为纤维状或蜷曲成盘状结构，成为各种组织的支柱，如皮肤、肌腱、软骨及骨组织中的胶原蛋白；球状蛋白的形状近似于球形或椭圆形。许多具有生理活性的蛋白质，如酶、转运蛋白、蛋白类激素与免疫球蛋白、补体等均属于球蛋白。3.按蛋白质的营养价值分类食物蛋白质的营养价值取决于所含氨基酸的种类和数量，所以在营养上尚可根据食物蛋白质的氨基酸组成，分为完全蛋白质、半完全蛋白质和不完全蛋白质三类。（1）完全蛋白质 所含必需氨基酸种类齐全、数量充足、比例适当，不但能维持成人的健康，并能促进儿童生长发育的蛋白质。如乳类中的酪蛋白、乳白蛋白，蛋类中的卵白蛋白、卵磷蛋白，肉类中的白蛋白、肌蛋白，大豆中的大豆蛋白，小麦中的麦谷蛋白，玉米中的谷蛋白等。（2）半完全蛋白质 所含必需氨基酸种类齐全，但有的氨基酸数量不足，比例不适当，可以维持生命，但不能促进生长发育，如小麦、大麦中的麦胶蛋白等。（3）不完全蛋白质 所含必需氨基酸种类不全，既不能维持生命，也不能促进生长发育，如玉米中的玉米胶蛋白，动物结缔组织和肉皮中的胶质蛋白，豌豆中的豆球蛋白等。二、氮平衡和蛋白质缺乏病（一）氮平衡在正常情况下，人体内的蛋白质处于动态平衡状态。人类成年以后，尽管机体的蛋白质不断分解与合成，组织细胞不断更新，每天约有3%左右的蛋白质在不断更新，但机体的蛋白质的含量稳定不变。由于氨基酸是蛋白质的基本单位，所以，蛋白质在机体内首先被分解为氨基酸，然后大部分又重新合成蛋白质。只有其中的一小部分分解成尿素以及其代谢产物排出体外。这种氮排除是机体不可避免的消耗损失，称为必要的氮损失。因此，为了成年人的正常生命活动，每天必需从膳食中补充蛋白质，才能维持机体的蛋白质平衡。氮平衡状态可以用下式表示：氮平衡=氮摄入量氮排出量排泄氮=尿氮（尿素、氨、尿酸和肌酐）+粪氮（肠道分泌物、肠道脱落细胞中的氮在粪便中排出）+皮肤排出氮（含氮物如表皮细胞、毛发、分泌物等在体表部分丧失）。氮平衡=氮摄入量（粪氮排出量+尿氮排出量+皮肤等氮排出量）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。1.正氮平衡：当B0时，即氮摄入氮排泄。人体组织中蛋白质合成速度损失速度，人体组织会增加。见于生长期儿童少年、孕妇乳母及病后的恢复等。2.负氮平衡：当B0时，即氮摄入氮排泄。如饥饿、消耗性疾病、膳食中缺乏蛋白质等，由于分解大于摄入，可出现日渐消瘦，抵抗力下降等。3.氮平衡：当B=0时，即零平衡，出入一致。认为此人处于氮平衡状态，摄入的蛋白质正好可修补和更新人体组织，但人体组织未见增加或长大。（二）蛋白质缺乏病及原因1.根据发生原因分(1)原发性缺乏病是因食物蛋白和能量的摄入量不能满足身体生理的需要而发生的。其主要原因有：食物缺乏。多发生在荒年或战争年代；食物摄取不足。多因禁食、偏食、素食；需要量增加。如妊娠、授乳、儿童生长发育等，婴幼儿往往因乳汁不足或断乳后饮食不合理或并发其它传染病而诱发。(2)继发性缺乏病多与其它疾病并发。主要由于食欲下降，吸收不良，分解代谢亢进，消耗增加，合成代谢障碍以及大量流血、渗出等使摄入的蛋白质和能量不能满足身体的需要而发生的。在临床上常见合并蛋白质-能量营养不良的疾病有：癌症、贫血、肾病、失血、发烧、心脏功能代偿不全、慢性胃肠炎、结核病、肝硬化、腹水、中毒性甲状腺肿、糖尿病、寄生虫病、神经病及某些外科手术后等。2.根据临床上分(1)水肿型Kwashiorker热能摄入量基本满足而蛋白质严重不足的儿童营养性疾病，主要表现为腹、腿水肿，虚弱、表情淡漠、生长滞缓、头发变色、变脆，易感染等疾病。(2)消瘦型Marasmus蛋白质和热能摄入量均严重不足的儿童营养性疾病，表现为瘦弱无力，易感染其他疾病而死亡。3.蛋白质缺乏的原因(1)膳食中蛋白质和热能供给不足(2)消化吸收不良；(3)蛋白质合成障碍；(4)蛋白质损失与分解过多。三、氨基酸和必需氨基酸（一）氨基酸的分类氨基酸是蛋白质的基本组成单位,在营养学上可分为：1.必需氨基酸必需氨基酸人体不能合成的，或者合成速度不能满足机体的需要，必需由食物供给的氨基酸，称为必需氨基酸。即赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、亮氨酸、异亮氨酸及缬氨酸。对于婴儿有9种，即组氨酸。2.半必需氨基酸由于蛋氨酸可转换为半胱氨酸（半胱氨酸可取代80%-90%的蛋氨酸）、苯丙氨酸可转换为酪氨酸（酪氨酸可取代70%-75%的苯丙氨酸），所以，在膳食中半胱氨酸充裕时可节省蛋氨酸，酪氨酸充裕时可节省苯丙氨酸。如半胱氨酸和酪氨酸长期缺乏，可能引起蛋氨酸和苯丙氨酸消耗过多。所以，半胱氨酸和酪氨酸也称为半必需氨基酸。也称为条件氨基酸。3.非必需氨基酸蛋白质由不同的氨基酸（20种）所组成，其中一部分可以由人体自己合成，或者不必由食物蛋白质供给的氨基酸，称为非必需氨基酸，如甘氨酸、谷氨酸、丝氨酸、丙氨酸、脯氨酸等。（二）必需氨基酸必需氨基酸人体不能合成的，或者合成速度不能满足机体的需要，必需由食物供给的氨基酸，称为必需氨基酸。即赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、亮氨酸、异亮氨酸及缬氨酸。对于婴儿有9种，即组氨酸。1.人体对必需氨基酸的需要量人体对必需氨基酸的需要量随年龄的变化而发生变化,人体对各种必需氨基酸的需要量如表1-1所示。从表1-1中可以看出，人体对必需氨基酸的需要量随年龄的增长而不断下降。成人同婴儿相比有显著下降。婴儿和儿童对蛋白质和必需氨基酸的需要量比成人高，主要是用以满足其生长、发育的需要。表1-1 人体不同阶段每日必需氨基酸的需要量 单位：毫克/千克必需氨基酸名 称不同年龄段婴儿（3-4月）儿童（2岁）学龄儿童（10-12岁）成人组氨酸28？?(?)(8-12)异亮氨酸7031(28)(28)10亮氨酸1617345(44)14 (40)赖氨酸1036460(22)12 (35)蛋氨酸+半胱氨酸582727(22)13苯丙氨酸+酪氨酸1256927(28)14苏氨酸873735(28)7 (15)色氨酸1712.54(3.3)3.5缬氨酸933833(25)10 (16)总计714352261(216)84注：此表所示婴儿必需氨基酸需要量与人乳的模式稍有不同，它富于含硫氨基酸。总必需氨基酸中未包括组氨酸。表中未加括号的数字来自WTO technical report series, 522, 1973；括号内数字为后来的文献值。资料来源： WHO technical report series, 724, 1985。2.必需氨基酸的需要量模式（氨基酸模式）人体对必需氨基酸不仅有数量上的需要，而且还有比例上的要求。所以，为了保证人体合理营养的需要，一方面要充分满足人体对必需氨基酸的数量，另一方面还必须注意各种必需氨基酸之间的比例。因为组成人体各种组织细胞蛋白质的氨基酸有一定比例，每日膳食中蛋白质所提供的各种必需氨基酸之间的相互比例也必须与此种比例一致，才能在体内被机体充分利用。各种必须氨基酸之间的相互比例可以称为氨基酸构成比例或相互比值，亦称为氨基酸模式。如果膳食中蛋白质的氨基酸构成比例与机体的需要不相符合，一种必需氨基酸的数量不足，则转移核糖核酸就不可能及时将所需的各种氨基酸全部带给核蛋白体核糖核酸，其他氨基酸也不能充分利用，蛋白质合成就不能顺利进行。一种必需氨基酸过多，也同样会对其他氨基酸的利用产生影响。所以当必需氨基酸供给不足或不平衡时，蛋白质合成减少，也会出现类似蛋白质缺乏的症状。必需氨基酸需要量模式，以及鸡蛋、牛奶和牛肉蛋白质的必需氨基酸含量如表1-2所示。表1-2 必需氨基酸需要量模式和优质动物蛋白质比较必需氨基酸需要量模式食物含量婴儿（人乳）平均范围学龄前儿童（2-5岁）学龄儿童（10-12岁）成人鸡蛋牛乳牛肉组氨酸26（1836）（19）（19）16222734异亮氨酸46（4153）282813544748亮氨酸93（83107）664419869581赖氨酸66（5376）584416707889蛋氨酸+半胱氨酸42（2960）252217573340苯丙氨酸+酪氨酸72（68118）6322199310280苏氨酸43（4045）34289474446色氨酸17（1617）11（9）5171412缬氨酸55（4477）352513666450包括组氨酸460（408588）339241127512504479减去组氨酸434（390552）320222111490477445注：人乳的氨基酸组成。氨基酸的需要量/kg（表1-1）除以参考蛋白质（乳或鸡蛋蛋白质）的安全摄入量/kg。此安全摄入量为：成人0.75克/kg；儿童（1012岁）1.10g/kg。鸡蛋、牛乳和牛肉的组成成分。括号内数值由需要量对年龄的曲线插入。资料来源： WHO technical report series, 724, 1985。3.限制性氨基酸膳食中蛋白质的氨基酸构成比例与机体的需要不相符合，一种氨基酸不足，则其他氨基酸也不能充分利用。被吸收到人体内的必需氨基酸中，能够限制其他氨基酸利用程度的这种氨基酸，称为限制性氨基酸。限制性氨基酸中缺乏最多的称为第一限制性氨基酸。一般赖氨酸是谷类蛋白质的第一限制性氨基酸。此外，小麦、大麦、燕麦和大米还缺乏苏氨酸，玉米缺乏色氨酸，分别是它们的第二限制性氨基酸。所以，通过将不同种类的食物互相搭配，添加赖氨酸的蛋氨酸等，均可以提高限制性氨基酸的比值，从而改进必需氨基酸的平衡和提高蛋白质的利用率。几种常见植物性食品的限制性氨基酸如表1-3所示。表1-3 常见植物性食品的限制性氨基酸食物第一限制性氨基酸第二限制性氨基酸第三限制性氨基酸小麦赖氨酸苏氨酸缬氨酸大麦赖氨酸苏氨酸蛋氨酸大米赖氨酸苏氨酸玉米赖氨酸色氨酸苏氨酸花生蛋氨酸大豆蛋氨酸四、蛋白质营养价值评价各种食物中蛋白质的组成分不同，其营养价值也不一样，所以评价食物中蛋白质营养价值高低，受很多因素影响，评价蛋白质的营养价值的方法也很多，但总的来说，都是从“量”和“质”两个方面来评价的。“量”即食物中蛋白质的含量多少，“质”即其必需氨基酸的含量及模式。此外，还要考虑机体对该食物中蛋白质的消化、吸收利用程度。（一）食物蛋白质的含量食物蛋白质含量的多少，是影响食物蛋白质营养价值高低的基本因素。不能脱离含量单纯考虑营养价值。即使营养价值高，但如果含量低，也无法满足机体氮平衡，也不能发挥优良蛋白质应有的作用。食物蛋白质含量可用凯氏定氮法测定。蛋白质平均含氮量为16%，用所测得的氮的含量乘以系数6.25，即可得到蛋白质的含量。（二）蛋白质的消化率蛋白质的消化率是指一种食物蛋白质可被消化酶分解、吸收的程度。蛋白质消化率愈高，则被机体吸收利用的可能性就越大，营养价值也就越高。食物中蛋白质的消化率可由人体或动物实验测得，以蛋白质中能被消化吸收的氮的数量与该种蛋白质含氮总量的比值来表示。蛋白质的消化率（真消化率）=食物中被消化吸收氮的量/食物中含氮总量*100=食物中含氮量-（粪氮-粪代谢氮）/摄入氮*100粪氮：绝大部分来自未消化吸收的食物氮，也包括消化道脱落的肠粘膜细胞和肠道微生物及肠粘膜分泌的消化液氮。粪代谢氮: 消化道脱落的肠粘膜细胞和肠道微生物及肠粘膜分泌的消化液氮。粪代谢氮是在人体进食足够的热量但完全不摄入蛋白质的情况下在粪便中测得的。如果不计粪代谢氮，所得的结果为表观消化率。蛋白质的表观消化率=（食物氮-粪氮）/食物氮表观消化率比真消化率的值低。对蛋白质的消化吸收作了较低的估计，具有更大的安全性。且表观消化率测定方法比较方便，故一般多测定其表观消化率。蛋白质的消化率越高，则被机体吸收利用的可能性就越大，营养价值就越高。影响食物消化率的因素很多，不仅与食物来源有关，也与人的消化功能等有关。如食物的属性（整粒大豆的消化率为60%，做成豆腐、豆浆后可提高到90%，其他蛋白质在煮熟后吸收率也能提高，如乳类为98%，肉类为93%，蛋类为98%，米饭为82%）、抗营养因子的存在（如大豆中的蛋白酶抑制剂、蛋清中的抗生物素）和烹调加工条件等。一般植物性食品中蛋白质的消化率低于动物性食品。（三）蛋白质的利用率蛋白质的利用率：指食物蛋白质被消化吸收进入人体内后被利用的程度。测定蛋白质利用率的指标和方法很多。主要包括：1.蛋白质的生物价（BV）蛋白质的生物价（BV）：是以食物蛋白质在体内吸收后被体内储留的氮与被吸收的氮的数量比值来表示，即蛋白质被吸收后在体内被利用的程度。蛋白质的生物价(BV)=氮储留量/氮吸收量*100氮吸收量=食物氮-（粪氮-粪代谢氮）氮储留量=氮吸收量-（尿氮-尿内源氮）。尿内源氮：机体不摄入蛋白质时，尿液中所含有的氮，来自组织蛋白质分解。2.蛋白质的净利用率（NPU）食物蛋白质在消化过程中可能受各种因素作用而影响其消化率,所以人们采用蛋白质的净利用率作为评价指标用以表示蛋白质被利用的程度。蛋白质的净利用率（NPU）是指体内储留氮量与摄入氮量的比值。实际上，蛋白质的净利用率（NPU ）将蛋白质的消化率与BV 结合起来，用于评价食物蛋白质的营养价值。蛋白质的净利用率（NPU）=（N 储留量/N 摄入量）*100（%） =（氮储留量/氮吸收量）*（氮吸收量/氮摄入量）*100（%）=BV*消化率3.蛋白质的功效比值（PER）蛋白质的功效比值（PER）：表示实验动物在规定的实验条件下（生长发育中）每摄取1g蛋白质所增加的体重，来表示蛋白质在体内被利用的程度。一般以含受试蛋白质10%的合成饲料喂养初断奶的大鼠28d，计算每摄入1g 蛋白质所增体重的克数来作为该种蛋白质的功效比值。用公式表示:蛋白质的功效比(PER)=动物增加体重(克)/摄入食物蛋白质(克) 4.相对蛋白质价值（RPU）相对蛋白质价值（RPU）：将受试食物的蛋白质按3-4 种不同剂量喂饲正在生长发育的大鼠（6 只/组），并将其生长速度（体重增加克数）与蛋白质剂量（饲料中%）绘成回归线，求出斜率。利用率越高的蛋白质，斜率越大。同时以乳白蛋白作为参考标准，将其回归线斜率作为相对蛋白质值100，求出其它蛋白质的相对蛋白质价值(RPU)。相对蛋白质价值(RPU)=某蛋白质回归线斜率/乳白蛋白质回归线斜率(13.09）*1005.氨基酸评分（也称化学分或蛋白质分；AAS）由于食品蛋白质中必需AA 的含量与相互比值决定食品蛋白质的利用率。通常将鸡蛋蛋白质作为参考蛋白质，评定一种蛋白质的营养价值时，可将其必需氨基酸含量逐一与此种参考AA 构成比例相比较，并按下式计算：AAS=每克待评蛋白质中某种AA（mg）/参考蛋白质中该种AA（mg）*100。氨基酸分：通常指受试蛋白质中第一限制AA 与理想AA 模式中相应AA 的比值，作为该蛋白质的AAS。实际工作中通常只采用：赖氨酸、含硫氨基酸（蛋、胱）或色氨酸。五、蛋白质的互补作用蛋白质的互补作用：不同食物中组成蛋白质的氨基酸相互比值各不相同，若将不同的食物适当混合食用，使不同的食物蛋白质之间相对不足的氨基酸相互补偿，从而接近人体需要的模式,可以提高蛋白质的营养价值，称为蛋白质的互补作用，或称氨基酸的互补作用。蛋白质的互补作用在饮食调配、烹饪原料的选择配料和提高蛋白质的生物价等方面均有重要的实际意义。六、蛋白质的生理功能蛋白质是具有许多重要生理作用的物质，是生命存在的形式，也是生命的物质基础，机体所有重要组成部分都需要蛋白质参与，并具有各种生理功能。（一）构成机体组织蛋白质约占人体总重量的16%18%，是组成机体所有组织和细胞的主要成分，机体的神经、肌肉、内脏、血液、骨骼、甚至毛发等没有一处不含蛋白质。一个几公斤重的婴儿长成为一个几十公斤重的大人，体内各种组织成分的自我更新都离不开蛋白质。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。人体每天需要通过食物摄入一定量的蛋白质，用以机体生长、更新、组织修补以及各种生理功能的需要。每天约有3%的人体蛋白质被更新。也就是说，生命的产生、存在与消亡，无一不与蛋白质有关。（二）构成体内各种重要物质1.酶酶的化学本质是蛋白质。人体的新陈代谢是通过成千上万种化学反应来实现的，而这些反应都需要酶来催化，酶能在正常体温下，广泛参加人体各种各样的生命活动。如肌肉收缩、血液循环、呼吸、消化、生长、发育和繁殖以及各种各样的思维活动。如果没有酶的参加，生命活动就无法进行。而这些具有各种各样特异作用的酶本身就是蛋白质，如淀粉酶、胃蛋白酶、转氨酶等。2.激素激素是人体调节生理机能的重要物质，它能协调机体内各部分之间的相互关系，如甲状腺激素能促进蛋白质的合成和骨的钙化，胰岛素调节糖的代谢速度，生长激素刺激肌肉和骨骼的生长等。 3.抗体人体能抵抗疾病主要是人体内产生抗体，抵抗外界抗原的危害，此即抗体的免疫作用。免疫作用是由免疫球蛋白和其他抗体来完成的。构成免疫球蛋白和抗体需有充足的蛋白质。吞噬细胞的作用与摄入蛋白质也有密切关系，大部分吞噬细胞来自骨髓、肝、脾、淋巴组织。如果长期缺乏蛋白质，这些组织显著萎缩，失去制造白细胞和抗体的能力，吞噬细胞在质和量上都不能维持常态，使机体抗病力下降，易感染疾病。4.载体分子（运载工具）机体生物氧化过程中所需的氧和二氧化碳，是由血液中的血红蛋白输送完成的。血红蛋白是球蛋白与血红素的复合物。运铁蛋白运铁，甲状