第二章(1)-蛋白质和氨基酸讲述

1、第二章第二章 营养学基础营养学基础 一、蛋白质的组成与结构一、蛋白质的组成与结构 二、蛋白质的生理功能二、蛋白质的生理功能 三、蛋白质与人体健康三、蛋白质与人体健康 四、食物蛋白质营养价值的评价四、食物蛋白质营养价值的评价 五、食物蛋白质营养价值的改善五、食物蛋白质营养价值的改善 六、蛋白质的供给量与食物来源六、蛋白质的供给量与食物来源 1.掌握蛋白质的生理功能掌握蛋白质的生理功能,必需氨基酸和限制氨必需氨基酸和限制氨 基酸的定义及种类基酸的定义及种类; 2.理解食物蛋白质营养价值的评价指标以及蛋理解食物蛋白质营养价值的评价指标以及蛋 白质和氨基酸在食品加工中的变化白质和氨基酸在食品加工中的变

2、化; 3.了解膳食蛋白质的供给量和食物来源以及蛋了解膳食蛋白质的供给量和食物来源以及蛋 白质缺乏和过量对人体的影响。白质缺乏和过量对人体的影响。 1、存在、存在: 构成生物体的最基本物质构成生物体的最基本物质。 2 2、地位、地位: : 蛋白质是生命的基础。蛋白质是生命的基础。 一、蛋白质的组成与结构一、蛋白质的组成与结构 3 3、蛋白质的组成、蛋白质的组成 蛋白质的水解反应蛋白质的水解反应: : (1)(1)元素组成元素组成:C:C、H H、O O、N N、S S、P P等等 (3)(3)属类属类: :天然有机高分子化合物天然有机高分子化合物 (4)(4)相对分子质量相对分子质量: :几万几

3、万几十万几十万 (2)(2)基本单位基本单位: :氨基酸氨基酸 根据食物中所含蛋白质的氨基酸的种类、数量根据食物中所含蛋白质的氨基酸的种类、数量 及比值分类及比值分类 （1）完全蛋白质）完全蛋白质 必需氨基酸种类齐全、数量充足、比例适当必需氨基酸种类齐全、数量充足、比例适当 如奶、蛋、鱼、肉、豆中的蛋白质如奶、蛋、鱼、肉、豆中的蛋白质 （2）半完全蛋白质）半完全蛋白质 必需氨基酸种类齐全、数量不足、比例不当必需氨基酸种类齐全、数量不足、比例不当 如谷物蛋白质如谷物蛋白质 （3）不完全蛋白质）不完全蛋白质 必需氨基酸种类不齐全必需氨基酸种类不齐全 如肉皮、鱼翅中的胶原蛋白如肉皮、鱼翅中的胶原蛋白

4、 营养真相营养真相:高蛋白食物高蛋白食物,但为不完全蛋白质。但为不完全蛋白质。 安全性安全性:名副其实的海洋高汞食物名副其实的海洋高汞食物! 你在日常生活注意到你食用的蛋白质的类你在日常生活注意到你食用的蛋白质的类 型了吗型了吗?你的蛋白质饮食是否健康全面呢你的蛋白质饮食是否健康全面呢? CCOOH H NH2 R 必需氨基酸必需氨基酸是指人体需要是指人体需要,但自己不能合成但自己不能合成,或者合或者合 成的速度不能满足机体需要必须由食物蛋白质供给成的速度不能满足机体需要必须由食物蛋白质供给 的氨基酸。的氨基酸。 非必需氨基酸非必需氨基酸并非机体不需要并非机体不需要,它们都是蛋白质的它们都是蛋

5、白质的 构成材料构成材料,并且必须以某种方式提供并且必须以某种方式提供,只是因为体内只是因为体内 能自行合成能自行合成,或者可由其它氨基酸转变而来或者可由其它氨基酸转变而来,可以不可以不 必由食物供给。必由食物供给。 （）定义（）定义: u必需氨基酸共必需氨基酸共8种种:异亮氨酸、亮氨酸、赖异亮氨酸、亮氨酸、赖 氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨 酸、缬氨酸、酸、缬氨酸、组氨酸（婴儿）。组氨酸（婴儿）。 u半胱氨酸和酪氨酸在体内分别由蛋氨酸和半胱氨酸和酪氨酸在体内分别由蛋氨酸和 苯丙氨酸转变而来苯丙氨酸转变而来,因此因此,被称为半必需氨基被称为半必需氨基

6、酸酸 (semi-essential amino acid)或条件必或条件必 需氨基酸。需氨基酸。 （）分类（）分类 u其它其它9种氨基酸在人体可以自身合成满足种氨基酸在人体可以自身合成满足 需要需要,故称为非必需氨基酸故称为非必需氨基酸 (non- essential amino acid)。包括丙氨酸、。包括丙氨酸、 酪氨酸、酪氨酸、 天门冬氨酸、天门冬氨酸、 天门冬酰胺天门冬酰胺 、谷、谷 氨酸、氨酸、 谷氨酰胺、谷氨酰胺、 甘氨酸、甘氨酸、 脯氨酸、脯氨酸、 丝氨酸。丝氨酸。 氨基酸氨基酸 英文英文 氨基酸氨基酸 英文英文 必需氨基酸必需氨基酸 异亮氨酸异亮氨酸 亮氨酸亮氨酸 赖氨酸赖

7、氨酸 蛋氨酸蛋氨酸 苯丙氨酸苯丙氨酸 苏氨酸苏氨酸 色氨酸色氨酸 缬氨酸缬氨酸 组氨酸组氨酸* * 非必需氨基酸非必需氨基酸 丙氨酸丙氨酸 精氨酸精氨酸 Isoleucine(Ile)Isoleucine(Ile) Leucine(Leu)Leucine(Leu) Lysine(Lys)Lysine(Lys) Methionine(Met)Methionine(Met) Phenylalanine(Phe)Phenylalanine(Phe) Threonine(Thr)Threonine(Thr) Tryptophan(Trp)Tryptophan(Trp) Valine(Val)Valin

8、e(Val) Histidine(His)Histidine(His) Alanine(Ala)Alanine(Ala) Arginine(Arg)Arginine(Arg) 天门冬氨酸天门冬氨酸 天门冬酰胺天门冬酰胺 谷氨酸谷氨酸 谷氨酰胺谷氨酰胺 甘氨酸甘氨酸 脯氨酸脯氨酸 丝氨酸丝氨酸 半必需氨基酸半必需氨基酸 半胱氨酸半胱氨酸 酪氨酸酪氨酸 Aspartic acid(Asp)Aspartic acid(Asp) Asparagine(Asn)Asparagine(Asn) Glutamic acid(Glu)Glutamic acid(Glu) Glutamine(Gln)Gluta

9、mine(Gln) Glycine(Gly)Glycine(Gly) Proline(Pro)Proline(Pro) Serine(Ser)Serine(Ser) Cysteine(Cys)Cysteine(Cys) Tyrosine(Tyr)Tyrosine(Tyr) * *组氨酸为婴儿必需氨基酸组氨酸为婴儿必需氨基酸, ,成人需要量可能较少。成人需要量可能较少。 摘自摘自Modern Nutrition in Health and Disease ,Modern Nutrition in Health and Disease ,第第9 9版版, ,第第1414页页, ,19991999年

10、。年。 构成人体蛋白质的氨基酸构成人体蛋白质的氨基酸 1 1、构成机体、修补组织、构成机体、修补组织 2 2、调节生理功能、调节生理功能 （1 1） 催化催化 （2 2）调节渗透压和酸碱平衡）调节渗透压和酸碱平衡 （3 3）运输）运输 （4 4）遗传调控）遗传调控 （5 5）肌肉收缩）肌肉收缩 （6 6）免疫）免疫 3、供能、供能: 人体每天消耗的能量约有人体每天消耗的能量约有14来自蛋白质来自蛋白质 、赋予食品重要的功能特性、赋予食品重要的功能特性 功能功能 食品食品 蛋白质类型蛋白质类型 溶解性溶解性 饮料饮料 乳清蛋白乳清蛋白 粘度粘度 汤、调味汁汤、调味汁 明胶明胶 持水性持水性 香肠

11、、蛋糕、香肠、蛋糕、 肌肉蛋白肌肉蛋白,鸡蛋蛋白鸡蛋蛋白 胶凝作用胶凝作用肉和奶酪肉和奶酪 肌肉蛋白和乳蛋白肌肉蛋白和乳蛋白 粘结粘结-粘合粘合肉、香肠、面条肉、香肠、面条肌肉蛋白肌肉蛋白,鸡蛋蛋白鸡蛋蛋白 弹性弹性 肉和面包肉和面包 肌肉蛋白肌肉蛋白,谷物蛋白谷物蛋白 乳化乳化 香肠、蛋糕香肠、蛋糕 肌肉蛋白肌肉蛋白,鸡蛋蛋白鸡蛋蛋白 泡沫泡沫 冰淇淋、蛋糕冰淇淋、蛋糕 鸡蛋蛋白鸡蛋蛋白,乳清蛋乳清蛋 脂肪和风味的结合油炸面圈脂肪和风味的结合油炸面圈 谷物蛋白谷物蛋白 Functional roles of food proteins in food systems 1 1、氮平衡、氮平衡

12、是反映机体摄入氮和排出氮的关系。是反映机体摄入氮和排出氮的关系。 公式公式:I=U+F+S :I=U+F+S 其中其中, , I:摄入氮摄入氮;U:尿氮尿氮;F:粪氮粪氮;S:皮肤丢失氮。皮肤丢失氮。 （一）人体对蛋白质的需求（一）人体对蛋白质的需求 蛋白质代谢及氮平衡蛋白质代谢及氮平衡 氮的总平衡氮的总平衡: :摄入氮摄入氮= =排出氮排出氮 （正常成年人）（正常成年人） 氮的正平衡氮的正平衡: :摄入氮排出氮摄入氮排出氮 （儿童（儿童, ,青少年青少年, ,孕妇孕妇, ,疾病恢复期等）疾病恢复期等） 氮的负平衡氮的负平衡: :摄入氮排出氮摄入氮排出氮 （饥饿饥饿, ,疾病疾病, ,老年）老

13、年） 1 1、蛋白质供给不足、蛋白质供给不足 蛋白质蛋白质- -热能营养不良热能营养不良 一种是热能摄入基本满足而蛋白质严重一种是热能摄入基本满足而蛋白质严重 不足的营养性疾病不足的营养性疾病, ,称为称为加西卡病加西卡病; ; 一种是蛋白质和热能摄入均严重不足的一种是蛋白质和热能摄入均严重不足的 营养性疾病营养性疾病, ,临床表现有临床表现有3种类型种类型:即干瘦型、即干瘦型、 水肿型和混合型水肿型和混合型 1 1.干瘦型 (1) (1)好发年龄好发年龄:1 :1 岁以内岁以内 （2 2）病因病因: :蛋白质和热能同时缺乏蛋白质和热能同时缺乏 (3) (3)头发头发: :干枯发黄干枯发黄,

14、,易折断易折断 (4) (4)颜面颜面: :干枯无肉干枯无肉, , Monkey faceMonkey face 2 2、水肿型 (1) (1)好发年龄好发年龄:1-3:1-3岁岁 （2 2）病因）病因: :缺乏蛋白质缺乏蛋白质 (3) (3)头发头发: :颜色改变、易脱落颜色改变、易脱落 (4) (4)全身全身: :水肿水肿, ,腹壁凸出腹壁凸出 (5)(5)皮肤皮肤: :皮疹、感染、溃烂皮疹、感染、溃烂, ,结痂结痂 3、混合型、混合型 原因原因:蛋白质和热能均严重缺乏蛋白质和热能均严重缺乏 症状症状:兼具有干瘦性和水肿型的表现兼具有干瘦性和水肿型的表现 J 过量过量 1 1、加重肾脏负担

15、、加重肾脏负担 2 2、高脂肪、高胆固醇、高脂肪、高胆固醇 3 3、钙流失、骨质疏松、钙流失、骨质疏松 蛋白质对人体有重要作用蛋白质对人体有重要作用, , 但并不是越多越好。但并不是越多越好。 评价依据评价依据 （1 1）含量）含量, ,即食物中蛋白质的含量即食物中蛋白质的含量; ; （2 2）质量）质量, ,即必须氨基酸的种类和比例即必须氨基酸的种类和比例 (3) (3) 机体对该食物蛋白质的消化、利用机体对该食物蛋白质的消化、利用 程度程度, ,即食物蛋白质的消化率。即食物蛋白质的消化率。 四、食物蛋白质营养价值的评价四、食物蛋白质营养价值的评价 （一）食物中蛋白质的含量（一）食物中蛋白质

16、的含量 （二）必需氨基酸的含量和模式（二）必需氨基酸的含量和模式 定义定义:某种蛋白质中各种必需氨基酸的构成比例某种蛋白质中各种必需氨基酸的构成比例 计算计算:以色氨酸为基准以色氨酸为基准1计算其他各种必须氨基计算其他各种必须氨基 酸与它的比值酸与它的比值 意义意义:衡量必须氨基酸被人体利用的程度衡量必须氨基酸被人体利用的程度 食物中必需氨基酸的种类和数量越接近体内蛋白食物中必需氨基酸的种类和数量越接近体内蛋白 质的组成质的组成,其营养价值越高。其营养价值越高。 氨基酸氨基酸人体人体鸡蛋鸡蛋牛奶牛奶牛肉牛肉大豆大豆面粉面粉大米大米 异亮氨酸异亮氨酸4.44.44.24.23.3.0 03.23

17、.24.34.35.25.24.04.0 亮氨酸亮氨酸7.07.06.16.16.6.4 4 5.6 5.6 5.7 5.78.88.86.36.3 赖氨酸赖氨酸5.55.54.74.75.5.4 4 5.8 5.84.94.92.42.42.32.3 蛋氨酸蛋氨酸3.53.53.43.42.42.4 2.8 2.81.21.22.2.5 52.32.3 苯丙氨酸苯丙氨酸6.06.05.55.52.72.7 4.9 4.93.23.26.96.93.83.8 苏氨酸苏氨酸4.54.52.2.9 93.3.5 5 3. 3.0 02.82.83.43.42.92.9 缬氨酸缬氨酸5.05.04.

18、84.84.64.6 3.2 3.23.23.25.15.14.84.8 色氨酸色氨酸1.01.01.01.01.01.0 1.0 1.01.01.01.01.01.01.0 几种食物和人体蛋白质氨基酸模式几种食物和人体蛋白质氨基酸模式 参考蛋白质参考蛋白质 （三）食物蛋白质的消化率（三）食物蛋白质的消化率: : 一种食物蛋白质可被消化酶分解的程度。一种食物蛋白质可被消化酶分解的程度。 蛋白质消化率越高蛋白质消化率越高, ,则被机体吸收利用的可则被机体吸收利用的可 能性越大能性越大, ,营养价值越高。营养价值越高。 公式公式: : 消化率消化率 = 食物氮食物氮( (粪氮粪氮- -粪代谢氮）粪

19、代谢氮） 食物氮食物氮 100100% % 不同食物蛋白质的消化率是不同的。不同食物蛋白质的消化率是不同的。 影响因素影响因素: 食物属性食物属性 （动物蛋白质（动物蛋白质植物蛋白质）植物蛋白质） 抗营养因子抗营养因子 （抗胰蛋白酶、抗生物素等）（抗胰蛋白酶、抗生物素等） 膳食纤维膳食纤维 烹调加工烹调加工 （加热、去皮等）（加热、去皮等） （四）食物蛋白质的生物价（四）食物蛋白质的生物价 u 食物蛋白质的生物价即蛋白质被吸收后在体内食物蛋白质的生物价即蛋白质被吸收后在体内 被利用的程度。被利用的程度。 u 生物价的值越高生物价的值越高,表明其被机体利用程度越高表明其被机体利用程度越高, 最大

20、值为最大值为100 生物价生物价 （BV）= 氮储留量 氮吸收量 食物食物蛋白质生物价蛋白质生物价食物食物蛋白质生物价蛋白质生物价 鸡蛋鸡蛋94小米小米57 鸡蛋白鸡蛋白83小麦小麦67 鸡蛋黄鸡蛋黄96玉米玉米57 脱脂牛奶脱脂牛奶85花生花生59 猪肉猪肉74土豆土豆67 大米大米77白菜白菜76 （3）净利用率）净利用率 （NPU） u 净利用率是反映食物中蛋白质实际被净利用率是反映食物中蛋白质实际被 利用的程度利用的程度,它把食物蛋白质的消化和利它把食物蛋白质的消化和利 用两个方面都包括在内用两个方面都包括在内,因此更为全面。因此更为全面。 u 蛋白质净利用率蛋白质净利用率=生物价生物

21、价消化率消化率 （4）功效比值）功效比值 （PER） 用处于生长阶段中的幼年动物（一般用刚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）在实验期内断奶的雄性大白鼠）在实验期内,其体重增加和其体重增加和 摄入蛋白质的比值来反映蛋白质的营养价值的摄入蛋白质的比值来反映蛋白质的营养价值的 指标。由于所测蛋白质主要被用来提供生长之指标。由于所测蛋白质主要被用来提供生长之 需要需要,所以所以该指标被广泛用来对婴幼儿食品中蛋该指标被广泛用来对婴幼儿食品中蛋 白质的评价。白质的评价。 评价婴幼儿评价婴幼儿 食品蛋白质食品蛋白质 1 1、限制氨基酸、限制氨基酸 （1 1）定义）定义 因含量较低而限制

22、其他氨基酸利用的因含量较低而限制其他氨基酸利用的必必 须氨基酸须氨基酸, ,叫做叫做限制氨基酸限制氨基酸。 （2 2）种类）种类 赖、蛋、色、苏赖、蛋、色、苏 （3 3）分类）分类 第一限制氨基酸、第二第一限制氨基酸、第二、第三、第三 食物食物第一限制氨基酸第一限制氨基酸第二限制氨基酸第二限制氨基酸 小麦小麦赖氨酸赖氨酸苏氨酸苏氨酸 玉米玉米赖氨酸赖氨酸色氨酸色氨酸 花生花生蛋氨酸蛋氨酸色氨酸色氨酸 大豆大豆蛋氨酸蛋氨酸色氨酸色氨酸 n定义定义:是指将两种或两种以上的食物混合食用是指将两种或两种以上的食物混合食用,以以 相互补充其必需氨基酸的不足相互补充其必需氨基酸的不足,从而接近人体氨从而接

23、近人体氨 基酸模式基酸模式,提高蛋白质的营养价值。提高蛋白质的营养价值。 n发挥蛋白质的互补作用应遵循三个原则发挥蛋白质的互补作用应遵循三个原则: 第一第一,搭配的食物越多越好搭配的食物越多越好; 第二第二,食物的属性越远越好食物的属性越远越好; 第三第三,使用时间越近越好使用时间越近越好,同时食用最好。同时食用最好。 n蛋白质互补作用在生活中如何运用蛋白质互补作用在生活中如何运用? （一）蛋白质的供给量（一）蛋白质的供给量 与食物蛋白质的营养价值有关与食物蛋白质的营养价值有关 对植物蛋白质的需要量较高（对植物蛋白质的需要量较高（1g/kg/d1g/kg/d） 儿童需要量儿童需要量成人需要量成

24、人需要量 一般蛋白质供给量应占总能量的一般蛋白质供给量应占总能量的11%-14%,11%-14%, 儿童、青少年为儿童、青少年为13%-14%,13%-14%,成人成人11%-12%11%-12%。 表表1-2 不同食物的蛋白质含量不同食物的蛋白质含量 名称名称含量含量(%) 畜、禽、鱼畜、禽、鱼1020 乳类乳类 24 蛋类蛋类1214 谷类谷类 812 豆类豆类 2040 硬果类硬果类1525 薯类薯类 23 蔬菜水果类蔬菜水果类 1 （二）食物来源（二）食物来源 u 热加工的有益作用热加工的有益作用 u 氨基酸的破坏氨基酸的破坏 u 蛋白质与蛋白质的相互作用蛋白质与蛋白质的相互作用 u

25、蛋白质与非蛋白质分子的反应蛋白质与非蛋白质分子的反应 1 1杀菌和灭酶杀菌和灭酶 热加工热加工: :可杀灭微生物和钝化引起食品败坏的酶可杀灭微生物和钝化引起食品败坏的酶, , 相对地保存了食品中的营养素。相对地保存了食品中的营养素。 热烫或蒸煮热烫或蒸煮: :能使酶失活能使酶失活, ,酶失活能防止食品产生酶失活能防止食品产生 不应有的颜色不应有的颜色, ,也可防止风味质地变化和维生素的也可防止风味质地变化和维生素的 损失。损失。 加热使蛋白质变性可提高蛋白质的消化加热使蛋白质变性可提高蛋白质的消化 率。这是由于蛋白质变性后率。这是由于蛋白质变性后,其原来被包裹有其原来被包裹有 序的结构显露出来

26、序的结构显露出来,便于蛋白酶作用的结果。便于蛋白酶作用的结果。 eg:生鸡蛋生鸡蛋 （50 ） 熟鸡蛋（熟鸡蛋（100） 大豆（大豆（60） 豆腐（豆腐（90） 加热可破坏食品中的某些毒性物质、酶抑制剂加热可破坏食品中的某些毒性物质、酶抑制剂 和抗维生素等和抗维生素等,而使其营养价值大为提高。而使其营养价值大为提高。 如如:胰蛋白酶抑制剂等胰蛋白酶抑制剂等 此外此外,热加工还可破坏大米、小麦和燕麦中的热加工还可破坏大米、小麦和燕麦中的抗抗 代谢物代谢物(antimetabolite)。 在含有蛋白质和糖类食品进行热加工时可因热在含有蛋白质和糖类食品进行热加工时可因热 加工所进行的糖氨反应加工所

27、进行的糖氨反应(羰氨反应或美拉德反应羰氨反应或美拉德反应)致使致使 发生颜色褐变或呈现良好的风味特征而改善食品的发生颜色褐变或呈现良好的风味特征而改善食品的 感官性状。感官性状。 如如: :烤面包的颜色、香气烤面包的颜色、香气 糖炒栗子的色、香、味等糖炒栗子的色、香、味等 ( (二二) )破坏氨基酸破坏氨基酸 1、加热、加热:加热对蛋白质和氨基酸的营养价值有一定加热对蛋白质和氨基酸的营养价值有一定 损害损害,对焙烤制品的蛋白质、氨基酸也有不良影响对焙烤制品的蛋白质、氨基酸也有不良影响, 特别是面包皮的损失尤为严重。特别是面包皮的损失尤为严重。 2、氧化、氧化:蛋白质和氨基酸的破坏可由氧化引起。蛋白质和氨基酸的破坏可由氧化引起。 3、脱硫、脱硫:含低糖的湿润食物剧烈加热时常引起胱氨含低糖的湿润食物剧烈加热时常引起胱氨 酸酸半胱氨酸显著破坏半胱氨酸显著破坏,与此同时与此同时,许多氨基酸的利许多氨基酸的利 用率下降。用率下降。 4、异构化、异构化: ( (三三) )蛋白质与蛋白质的相互作用蛋白质与蛋白质的相互作用 1、加热、加热: 实验表明实验表明,未加热的蛋白质在进行酶促水解、消化时未加热的蛋