第六章蛋白质

第六章蛋白质与氨基酸(protein&aminoacid）第一节Pro

生命是蛋白体的存在方式。恩格斯蛋白质正常人体内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被更新正常人体内的蛋白质代谢概况肠道、骨髓Pro更新速度较快一切生命的物质基础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16.7kJ(4.0kcal)/g第一节蛋白质功能4．食品功能特性（一）构成机体和生命的重要物质基础催化作用：酶调节生理机能：激素氧的运输：血红蛋白肌肉收缩：肌动球蛋白支架作用：胶原蛋白免疫作用：免疫球蛋白遗传调控：核蛋白（二）建造新组织和修补更新组织蛋白质是人体唯一的氮源，供给人体合成蛋白质所需的氨基酸；体内蛋白质的合成和分解之间存在着动态平衡；人体内蛋白质每天有3%左右更新。（三）供能

用于供能的蛋白质主要有三种：体内旧的或已经破损的组织细胞中的蛋白质；食物中不符合需要的蛋白质；摄入过多的蛋白质。（四）赋予食品重要的功能特性功能食品

蛋白质类型溶解性饮料

乳清蛋白粘度汤、调味汁

明胶持水性香肠、蛋糕肌肉蛋白，鸡蛋蛋白，大豆蛋白胶凝性肉和奶酪

肌肉蛋白和乳蛋白粘结-粘合肉、香肠、面条

肌肉蛋白，鸡蛋蛋白弹性肉和面包

肌肉蛋白，谷物蛋白乳化性香肠、蛋糕

肌肉蛋白，鸡蛋蛋白起泡性冰淇淋、蛋糕

鸡蛋蛋白，乳清蛋白脂肪和风味的结合油炸面圈

谷物蛋白蛋白质消化产物游离氨基酸被合成为组织蛋白质，以补充分解了的同类蛋白质。进入分解代谢过程，形成尿素、水和二氧化碳等。被合成为蛋白质以外的含氮化合物，例如嘌呤、肌酸等。第二节蛋白质的需要量一、蛋白质的利用蛋白质在代谢分解中释放出能量。123二、必要氮损失

(obligatorynitrogenlosses)指机体在完全不摄入蛋白质的情况下不可避免的消耗氮量，包括每天由于皮肤、毛发、粘膜脱落、及肠道菌体死亡排出损失的氮量；成人每天必要氮损失平均为53mg/kg体重，相当于每人每天丢失20g蛋白质。此种氮损失是不可避免的；因此，相当于必要氮损失的蛋白质量是人体最低生理需要量。三、氮平衡(nitrogenbalance)是反映机体摄入氮和排出氮的关系。关系式：

I=U+F+S

其中：I-摄入氮，U-尿氮，F-粪氮，S-皮肤等氮损失零氮平衡：摄入氮=排出氮（正常人）正氮平衡：摄入氮＞排出氮（儿童，青少年，孕妇，疾病恢复期等）负氮平衡：摄入氮＜排出氮（饥饿，疾病，老年）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(50%)其它(20%)一个体重70kg的正常成人蛋白质代谢及氮平衡四、蛋白质营养失调（一）蛋白质缺乏若膳食蛋白质长期供给不足可发生蛋白质缺乏。临床表现：消化不良→腹泻→血浆白蛋白下降→水肿→肌肉萎缩→体重减轻→贫血→生殖功能障碍等。

蛋白质摄入严重不足蛋白质恶性营养不良症水肿蛋白质和热能同时严重缺乏干瘦型营养不良消瘦（二）蛋白质摄入过多蛋白质分解为氨由尿排出时，需要大量水分，从而增加肾脏负担。若过多含硫氨基酸（动物蛋白）摄入，可加速骨钙丢失，易致骨质疏松。五、蛋白质的需要量营养素的需要量是维持人体正常生理功能和健康所必需的最低量；供给量是能满足人群中绝大多数人需要的摄取量，是根据需要量制订的。蛋白质需要量的测定方法有要因加算法、氮平衡法两种。要因加算法（factorialmethod）是用测定必要氮损失来确定蛋白质需要量的方法，每日丢失的氮必须给予补偿，从补偿量可以得出蛋白质的需要量。氮平衡法（nitrogenbalancemethod）是在控制膳食中有同量蛋白质的情况下，求出达到维持氮平衡时的蛋白质摄入量，作为机体蛋白质的需要量。用要因加算法计算体重70kg成年男子蛋白质需要量

平均必要氮损失（mg·kg-1·d-1）尿氮37粪氮12皮肤氮3其它氮2总氮54个体差异增加（%）30按卵蛋白计算增加（%）30氮供给量（mg·kg-1·d-1）91蛋白质需要量（g·kg-1·d-1）0.57蛋白质需要量（g·70kg-1·d-1）40目前国际上以主要以氮平衡法作为测定人体蛋白质需要量的一种方法。WHO通过对短期和长期的氮平衡研究，得出0.60g/（kg.d）作为成人对优质蛋白质，如肉、鱼、乳、蛋等蛋白质的平均需要量。平均需要量加两个标准差规定为安全摄取量，因此成人对优质蛋白质的安全摄取量0.75g/（kg.d）。儿童、孕妇和乳母平均需要量和安全摄取量在此基础上再增加。不同食物来源和不同人群的蛋白质需要量也不同。一、氨基酸（aminoacid，AA）和肽（peptide）第三节氨基酸和必需氨基酸氨基酸是组成蛋白质的基本单位；多个不同氨基酸组成肽；含10个以上氨基酸称多肽(polypeptide)；10个以下氨基酸称寡肽(oligopeptide)；3个或2个氨基酸分别称为三肽(tripeptide)或二肽(dipeptide)。构成人体蛋白质的氨基酸有20种。二、必需氨基酸

(essentialaminoacid，EAA)构成人体蛋白质的20种AA中有9种人体不能合成或合成速度不能满足需要，必须由食物供给，即EAA；包括：异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸、组氨酸（婴儿）。半胱氨酸和酪氨酸在体内可分别由蛋氨酸和苯丙氨酸转变而来；如食物能直接提供这两种氨基酸，则人体对蛋氨酸和苯丙氨酸的需要可分别减少30%和50%；半胱氨酸和酪氨酸又称条件或半必需氨基酸**（conditionallyorsemiessentialaminoacid）在计算食物EAA含量和组成时，常将蛋氨酸和半胱氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸合并计算。氨基酸模式是某种蛋白质中各种EAA的构成比例；食物蛋白质与人体蛋白质在EAA种类、相对含量上的差异可用氨基酸模式反映；当某食物蛋白质的氨基酸模式和人体越接近，则其EAA被人体充分利用的可能性即利用率也可能越高；其蛋白质的营养价值也相对越高。(三)AA模式/LAA三、氨基酸模式（aminoacidpattern，AAP）及限制氨基酸（limitingaminoacid，LAA）反之，食物蛋白质中某一或几种EAA比值较低，会导致其它EAA在体内不能被充分利用，导致该蛋白质的营养价值降低；这一或几种EAA就称为该蛋白质的限制氨基酸（LAA）；LAA中比值最低的称为第一LAA，余者以此类推，但一般只列1-3种LAA，多了并无太大意义。氨基酸人体全鸡蛋牛奶牛肉大豆面粉大米异亮氨酸4.43.23.44.44.33.84.0亮氨酸7.05.16.86.85.76.46.3赖氨酸5.54.15.67.24.91.82.3蛋氨酸＋半胱氨酸3.53.42.43.21.22.82.3苯丙氨酸＋酪氨酸6.05.57.36.23.27.23.8苏氨酸4.52.83.13.62.82.52.9颉氨酸5.03.94.64.63.23.64.8色氨酸1.01.01.01.01.01.01.0几种食物和人体蛋白质氨基酸模式动物性蛋白质（蛋、奶、肉、鱼等）、大豆蛋白质的AAP与人体的较接近，属于优质蛋白质；其中鸡蛋蛋白质的氨基酸模式与人体的最接近，常作为参考蛋白（ReferenceProtein）；植物性蛋白质往往相对缺少以下几种EAA：赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸和色氨酸（如主食大米和面粉蛋白质中赖氨酸相对含量最少）；所以植物性蛋白质的营养价值较低。蛋白质的营养学评价，即评价一种蛋白质营养价值的高低要从以下几个方面来进行：第四节食物蛋白质营养学评价含量消化率

——包括真消化率和表观消化率；利用率

——包括生物学价值、净利用率、功效比值、净比值、存留率、相对蛋白质价值等；氨基酸评分一、含量（content）蛋白质数量≠质量，但如果没有一定数量，再好的蛋白质其营养价值也有限；含量是蛋白质营养价值的基础。*一般以微量凯氏（Kjeldahl）定氮法测定：食物粗蛋白含量=食物含氮量×6.25食物的粗蛋白含量：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%。二、消化率（digestibility）反映蛋白质在消化道内被分解、吸收程度；分为真消化率（true/netdigestibility）和表观消化率（apparentdigestibility）；真消化率>表观消化率在实际应用中往往用表观消化率，以简化实验，并使所得消化吸收率具有一定的安全性。真消化率=吸收氮×100%食物氮=食物氮－(粪氮－粪代谢氮)×100%食物氮表观消化率=食物氮－粪氮×100%食物氮是受试者在完全不吃蛋白质食物时粪便中的含氮量。几种食物的蛋白质真消化率（%）食物真消化率食物真消化率鸡蛋97±3燕麦86±7牛肉95±3小米79肉鱼94±3大豆粉86±7面粉(精)96±4菜豆78大米88±4花生酱88玉米85±6中国混合膳96吴坤主编．营养与食品卫生学[M]．第5版，北京：人民卫生出版社，2003，8，p15返回由于动物性食物中的蛋白质消化吸收影响因素较植物性的要少；所以动物性蛋白质消化吸收率一般高于植物性蛋白质。生大豆60%熟豆浆85%/豆腐90-96%不同大豆制品中大豆蛋白的消化率变化：BV=储留氮×100=吸收氮－(尿氮－尿代谢氮)×100吸收氮食物氮－(粪氮－粪代谢氮)

三、利用率（utilization）（一）蛋白质生物学价值（biologicalvalue，BV）是指蛋白质经消化吸收后，进入机体可以储留利用的部分。BV值越高，表明其利用率也越高。常见食物蛋白质的生物价食物蛋白质生物价食物蛋白质生物价面粉52大米77小米57猪肉74蚕豆58牛肉76花生59虾77玉米60鸡蛋白83大豆64鱼83马铃薯67脱脂牛奶85扁豆72全鸡蛋94红薯72鸡蛋黄96（二）蛋白质净利用率

（netproteinutilization,NPU）表示蛋白质实际被利用的程度，因为考虑了蛋白质的消化率，因此较BV更为全面。NPU（%）=消化率×生物价=氮储留量食物氮×100PER（%）=动物体重增加（g）摄入食物蛋白质（g）用处于生长阶段的幼年动物（一般用刚断奶雄性大白鼠），测定实验期内其体重增加和摄入蛋白质量的比值；因所测蛋白质主要被用于生长之需，PER常用作婴幼儿食品中蛋白质营养价值评价。（三）蛋白质功效比值(proteinefficiencyratio，PER)被测蛋白质PER=实验组PER×2.5对照组PER同一种食物，在不同的实验条件下，所测得的PER往往有明显差异；为使实验结果具有一致性和可比性，实验时，用标化酪蛋白为参考蛋白设对照组，无论酪蛋白质组PER为多少，均应换算为2.5，然后按下式计算被测蛋白质的PER：（四）蛋白质净比值

（netproteinration,NPR）将大鼠分成两组，分别饲以受试食物蛋白质和等热量的无蛋白质膳食7～10天，记录其增加体重和降低体重的克数，按下式求出蛋白质净比值NPR：

平均增加体重（g）+平均降低体重（g）

摄入的食物蛋白质（g）NPR＝（五）蛋白质存留率（proteinretentionefficiency,NPE）

=NPR×100/6.25（六）相对蛋白质价值（relativeproteinvalue,PRV）

=受试蛋白质的斜率*/标准乳清蛋白的斜率

*生长反应与氮摄入量相关直线部分的斜率以含3～4种不同剂量的受试食物蛋白喂养断乳大鼠，将大鼠体重增长数（Y）对受试蛋白的进食克数（X）绘制回归方程，求其斜率（A）。同时用含不同剂量的乳白蛋白（参考蛋白）喂养动物，同法得剂量-生长回归方程及斜率（B）。

RPV=A/B×100由受试蛋白测得的回归方程，斜率越大蛋白质利用率越高。理想模式或参考蛋白中氨基酸量的毫克数1g受试蛋白中氨基酸的毫克数AAS=AAS因其简便易行而被广泛采用；不同年龄的人群，其氨基酸评分模式不同；不同的食物其氨基酸评分模式也不相同。四、氨基酸评分(aminoacidscore，AAS/化学分，chemicalscore，CS)（×100）确定某一食物中蛋白质的AAS分两步：1．计算被测蛋白质每种必需氨基酸的含量；2．在上述计算结果中，找出最低的EAA（即第一LAA）评分值，即为该蛋白质的氨基酸评分。几种食物和不同人群需要的氨基酸模式氨基酸人群(mg/kg蛋白质)食物(mg/g蛋白质)≤1yr2-5yr10-12yr成人鸡蛋牛奶牛肉组氨酸26191916222734异亮氨酸46282813544748亮氨酸93664419869581赖氨酸66584416707889蛋氨酸+半胱氨酸42252217573340苯丙氨酸+酪氨酸726322199310280苏氨酸4334289474446缬氨酸55352513666450色氨酸171195171412总计460339241127512504479摘自WHOTechnicalReportSeries724，p12，1985蛋白质来源氨基酸含量（mg·g-1蛋白质）氨基酸评分（限制氨基酸）赖氨酸含硫氨酸苏氨酸色氨酸理想模式55354010100稻谷2438301144（赖氨酸）豆7224421468（含硫氨酸）奶粉8029371383（含硫氨酸）谷、豆、奶粉67：22：115132351488（苏氨酸）几种食物蛋白的氨基酸评分PDCAAS=氨基酸分×真消率这种方法可替代PER对除孕妇和1岁以下婴儿以外的所有人群进行食物蛋白质评价；几种食物蛋白质的PDCAAS见下表。五、经消化率修正的氨基酸评分

（proteindigestibilitycorrectedaminoacidscore，PDCAAS）几种食物蛋白质的PDCAAS食物蛋白PDCAAS食物蛋白PDCAAS酪蛋白100斑豆63鸡蛋100燕麦粉57大豆分离蛋白99花生粉52牛肉92小扁豆52豌豆粉69全麦40菜豆68几种常见食物蛋白质的质量食物BVNPU(%)PERAAS全鸡蛋94843.92100全牛奶87823.0998鱼83814.55100牛肉74732.30100大豆73662.3263精制面粉52510.6034大米63632.1659土豆6760—48吴坤主编．营养与食品卫生学[M]．第5版，北京：人民卫生出版社，2003，8，p17第五节蛋白质互补作用（complementaryactionofprotein）几种营养价值较低的蛋白质混合摄入时，其中的限制氨基酸得到了互相补充，从而使混合蛋白质中的必需氨基酸比例更接近人体蛋白质的氨基酸模式，提高了膳食蛋白质的营养价值。如大豆和米或面混合食用时，大豆蛋白富含的赖氨酸与米面蛋白质中的蛋氨酸互相补充，可明显提高米面蛋白质的营养价值。第六节蛋白质和氨基酸在

食品加工时的变化蛋白质和氨基酸在食品加工过程中会因为加热、氧化、光照等因素而发生变化，主要变化包括以下几个方面：热加工的有益作用氨基酸的破坏蛋白质与蛋白质相互作用蛋白质与非蛋白质之间的相互作用1、杀菌和灭酶：由于加热可使蛋白质变性，因而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。2、提高蛋白质的消化率：因为蛋白质变性后，其原来被包裹有序的结构显露出来，便于蛋白酶作用，所以可提高蛋白质的消化率。一、热加工的有益作用3、破坏某些嫌忌成分：加热可破坏食品中某些毒性物质、酶抑制剂等而使其营养价值大为提高。此外，热加工还可破坏大米、小米和燕麦中的抗代谢物。4、改善食品的感官性质：在含有蛋白质和糖类食品进行热加工时因所进行的糖氨反应致使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。抗代谢物(antimetabolite)指化学结构与天然代谢产物相似的化合物，在代谢反应中能与正常代谢产物相拮抗，减少正常代谢物参与反应的机会，抑制正常代谢过程。1、加热：氨基酸受热，可发生脱水、脱氨和脱羧等反应，因此加热对蛋白质和氨基酸的营养价值有一定损害，如面包皮中氨基酸的损失尤为严重。二、破坏氨基酸脱水：脱氨：氧化：当蛋白质和脂类过氧化物一起时，蛋白质的氨基酸有重大损失，其中蛋氨酸、胱氨酸等最易破坏。如蛋氨酸氧化成为蛋氨酸亚砜、半胱氨酸氧化成为磺基丙氨酸等；蛋氨酸蛋氨酸亚砜蛋白质分子中的酪氨酸可以氧化形成二酪氨酸，半胱氨酸氧化形成二硫键，两者均可以形成蛋白质的交联，形成蛋白质分子内交联和分子间交联聚合物；在有敏化色素如核黄素存在时，色氨酸、酪氨酸、以及含硫氨基酸可能发生光氧化作用；食品在大气中受到辐射时，蛋白质、氨基酸也会被破坏。3、脱硫：含低糖的湿润食物剧烈加热时，胱氨酸和半胱氨酸可通过脱硫反应而损失，其产物脱氢丙氨酰残基可与蛋白质中的赖氨酸形成赖丙氨酸等蛋白质-蛋白质交联键影响蛋白质消化率和氨基酸的吸收率。4、异构化：用酸碱处理蛋白质时，可使许多氨基酸残基发生异构化，即α-位上的不对称碳原子发生消旋现象，并转变为D-型和L-型的等摩尔混合物。异构化的氨基酸残基可以部分抑制蛋白质的水解消化作用。三、蛋白质与蛋白质的相互作用1、加热可影响天然蛋白质分子的空间排列，称为热变性。在食品加工时延长热处理时间，除了可使部分氨基酸破坏外，还可在多肽链内部和肽链之间产生许多对抗蛋白酶作用的交联键，从而改变了氨基酸的释放和利用，因而降低了蛋白质的营养价值。但一般热加工影响很小，其消化率和营养价值的下降常小于10%。蛋白质变性2、碱处理

碱处理除可使许多氨基酸发生异构化从而降低营养价值外。还可发生蛋白质分子间或分子内形成交联，如赖丙氨酸可以在用碱处理蛋白质食品期间大量生成，妨碍蛋白质的消化作用、降低赖氨酸的利用率。四、蛋白质与非蛋白质分子的反应1、蛋白质与碳水化合物的反应：

蛋白质与碳水化合物的反应是蛋白质或氨基酸分子中的氨基与还原糖的羰基之间的反应，使大多数氨基酸的利用率降低。2、蛋白质与脂类的反应：

当脂类氧化后，蛋白质与脂类氧化产物相互作用，可影响蛋白质的营养价值。3、蛋