食品营养学-理论学习6.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第六章,蛋白质和氨基酸,第一节 蛋白质的功能,一、构成机体和生命的重要物质,1.,催化作用,2.,调节生理机能,3.,氧的运输,4.,肌肉收缩,5.,支架作用,6.,免疫作用,7.,遗传调控,8.,其他,二、建造新组织和修补更新组织,供给人体合成蛋白质所需要的氨基酸。,体内蛋白质的合成与分解之间也存在着动态平衡。通常一般认为成人体内全部蛋白质每天约有,3,更新。,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,Pro,更新速度较快,一切生命的物质基础,1.,每克蛋白质在体内氧化供能约,4kcal,2.,蛋白质供能作用可由碳水化合物或脂类代替，即供能是蛋白质的次要作用,3.,碳水化合物和脂肪具有节约蛋白质的作用；,4.,蛋白质的供能是由体内旧的或已经破损的组织细胞中的蛋白质分解，以及出食物中一些不符合机体需要或者摄入量过多的蛋白质燃烧时所放出的,5.,人体每天所需的能量约有,10-15,来自蛋白质。,三、供能,四、赋予食品重要的功能特性,持水性,起泡性,胶凝性,第二节 蛋白质的需要量,一、氮平衡,（,Nitrogen Balance,）,反映机体摄入氮（食物,Pro,含氮量约,16%,）和排出氮的关系，即：,氮平衡摄入氮,(,尿氮,+,粪氮,+,皮肤等氮损失,),氮平衡一般有三种情况,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,(zero nitrogen balance),；,摄入氮多于排出氮为,正氮平衡,(positive nitrogen balance),；,摄入氮少于排出氮为,负氮平衡,(negative nitrogen balance),；,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%),图 一个体重,70kg,的正常成人蛋白质代谢及氮平衡,必然丢失氮,obligatory nitrogen losses,定义：,在无蛋白膳食时所丢失的氮量称之为必然丢失氮。,一个成年人在摄食无氮食物时，每日氮的损失总量约为,57 mg,kg,。,若膳食蛋白质被完全利用，则相当于每日排出,0.36g,kg,的食物蛋白质。据此，成人每千克体重摄食,0.36g,膳食蛋白质应能补偿必然丢失的氮量，并达到氮平衡。,机体每天由于皮肤、毛发和粘膜的脱落，妇女月经期的失血及肠道菌体死亡排出等损失约,20g,以上的蛋白质，这种氮排出是机体不可避免的氮消耗。,平衡波动与调节,实际上，无论是体重还是氮平衡都不是绝对的平衡。一天内，在进食时氮平衡是正的，晚上不进食则是负的，超过,24h,这种波动就比较平稳。,此外，机体在一定限度内对氮平衡具有调节作用。健康成人每日进食蛋白质有所增减时，其体内蛋白质的分解速度及随尿排出的氮量也随之增减。,不过，蛋白质的需要量与能量不同，满足蛋白质的需要和大量摄食蛋白质引起有害作用的量相差甚大。,二、蛋白质的需要量,确定人体蛋白质需要量的方法一般有两种。,一种是在充分供给能量但食物不含蛋白质,(,或含量极低,),时测定受试者通过尿、粪和其它途径所排出的氮量；,另一种是测定维持氮平衡所需不同来源的蛋白质的氮量。,蛋白质,-,热能,营养不良,（,protein-energy malnutrition,，,PEM,）,好发人群,继发性,消耗 排泄,病因,原发性,摄入不足,Pro E,不足,临床表现,混合型,消瘦型,(Marasmus),E-Pro,均不足,E,基本满足,Pro,严重不足,浮肿型,(Kwashiorkor),又称为恶性营养不良,蛋白质,能量营养不良,(protein,energy malnutrition,，,PEM),Kwashiorker,氏,征：指能量摄入基本满足而蛋白质严重不足的儿童营养性疾病。,Marasmus,氏,征：指蛋白质和能量摄入均严重不足的儿童营养性疾病。,成人蛋白质摄入不足可引起体力下降、浮肿、抗病力减弱等。,蛋白质营养不良及营养状况评价,摄入较多的动物脂肪和胆固醇,加重了肾脏的负荷,造成含硫氨基酸摄入过多,可加速骨骼中钙质的丢失，易产生骨质疏松,(osteoporosis),。,蛋白质摄入过多,治 疗,药物及其它治疗,积极治疗原发疾病 并发症,加强护理,全面补充营养素,增加营养,1,2,3,4,预 防,1,2,3,4,5,注意住院病人的营养和膳食,预防疾病,合理生活制度,+,加强锻炼,母乳喂养,+,正确喂养方式,各种人群尤其是婴幼儿的合理营养,第三节 必需氨基酸,一、必需氨基酸与非必需氨基酸,必需氨基酸,(essential amino acid),是指人体不能合成或合成速度不能满足机体需要，必须从食物中直接获得的氨基酸。构成人体蛋白质的氨基酸有,20,种,必需氨基酸：,异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸和组氨酸。,条件必需氨基酸,(conditionally essential amino acid),：,半胱氨酸和酪氨酸,非必需氨基酸,(nonessential amino acid),。,氨基酸,英文,氨基酸,英文,必需氨基酸,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*,非必需氨基酸,丙氨酸,精氨酸,Isoleucine(Ile,),Leucine(Leu,),Lysine(Lys,),Methionine(Met,),Phenylalanine(Phe,),Threonine(Thr,),Tryptophan(Trp,),Valine(Val,),Histidine(His,),Alanine(Ala,),Arginine(Arg,),天门冬氨酸,天门冬酰胺,谷氨酸,谷氨酰胺,甘氨酸,脯氨酸,丝氨酸,条件必需氨基酸,半胱氨酸,酪氨酸,Aspartic acid(Asp),Asparagine(Asn,),Glutamic,acid(Glu,),Glutamine(Gln,),Glycine(Gly,),Proline(Pro,),Serine(Ser),Cysteine(Cys,),Tyrosine(Tyr,),*组氨酸为婴儿必需氨基酸，成人需要量可能较少。,摘自,Modern Nutrition in Health and Disease,，第,9,版，第,14,页，,1999,年。,构成人体蛋白质的氨基酸,二、必需氨基酸的需要量及需要量模式,氨基酸模式是蛋白质中各种必需氨基酸的构成比例。,氨基酸模式,(amino acid pattern),定义：,是将该种蛋白质中的,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。,计算方法：,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,4.0,7.0,5.5,3.5,6.0,4.0,5.0,1.0,2.5,4.0,3.1,2.3,3.6,2.1,2.5,1.0,3.3,5.6,4.3,3.9,6.3,2.7,4.0,1.0,3.0,6.4,5.4,2.4,6.1,2.7,3.5,1.0,3.4,6.3,5.7,2.5,6.0,3.5,3.9,1.0,3.2,5.6,5.8,2.8,4.9,3.0,3.2,1.0,3.0,5.1,4.4,1.7,6.4,2.7,3.5,1.0,2.3,4.4,1.5,2.7,5.1,1.8,2.7,1.0,2.5,5.1,2.3,2.4,5.8,2.3,3.4,1.0,几种中国食物和人体蛋白质氨基酸模式,根据,食物成分表,（王光亚主编，人民卫生出版社，,1991,年）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。,限制氨基酸,：,是指,食物蛋白质中一种或几种必需氨基酸相对含量较低，导致其它的必需氨基酸在体内不能被充分利用而浪费，造成其蛋白质营养价值降低，这些含量相对较低的必需氨基酸，称为限制氨基酸。,三、限制氨基酸,(,1imiting amino acid,),1.,赖氨酸：,在,谷物蛋白质和一些其它植物蛋白质中含量甚少,。,2.,蛋氨酸：,在,大豆、花生、牛奶和肉类蛋白质中相对不足,。,3.,苏氨酸,：,小麦、大麦、燕麦和大米还缺乏苏氨酸,4.,色氨酸,：,玉米缺乏色氨酸,第四节 食物蛋白质的营养评价,完全蛋白质与不完全蛋白质,含有,8,种必需氨基酸的蛋白质为,完全蛋白质,；,包括蛋类、奶制品和肉类等动物性蛋白质和豆制品。,不全部含,8,种必需氨基酸的蛋白质为,非完全蛋白质,。,包括绝大多数谷薯类和蔬菜水果类食品。,一、蛋白质的质与量,含量（,content,）,Pro,数量质量，但如没有一定数量，再好的,Pro,其营养价值也有限,含量*是营养价值的基础,*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%,反映,Pro,在消化道内被分解、吸收程度,真消化吸收率（,true/net digestibility,）,表观消化吸收率（,apparent digestibility,）,真消化吸收率,表观消化吸收率,在实际应用中往往用表观消化吸收率，以简化实验，并使所得消化吸收率具有一定的安全性,二、消化吸收率（,digestibility,）,真消化吸收,率,=,吸收氮,100%,食物氮,=,食物氮,(,粪氮粪代谢氮,),100%,食物氮,表观消化吸收率,=,食物氮粪氮,100%,食物氮,食物,真消化吸收率,食物,真消化吸收率,鸡 蛋,973,燕 麦,867,牛 肉,953,小 米,79,肉 鱼,943,大 豆 粉,867,面粉,(,精,),964,菜 豆,78,大 米,884,花 生 酱,88,玉 米,856,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,生大豆,60%,熟豆浆,85%/,豆腐,90-96%,表 几种食物的蛋白质真消化吸收率（,%,）,动物性,Pro,消化吸收率一般高于植物性,Pro,：,因为动物性食物中的,Pro,消化吸收影响因素较植物性的要少,影响蛋白质消化率的因素,蛋白质的来源,其它的膳食因素如食物纤维、多酚化合物,(,包括单宁,),，以及改变蛋白质酶促水解释放氨基酸的化学反应等,BV,=,储留氮,100,=,吸收氮,(,粪氮粪代谢氮,),(,尿氮尿代谢氮,),100,吸收氮,食物氮,(,粪氮粪代谢氮,),1,蛋白质生物学价值（,biological value,，,BV,）,Pro,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,三、利用率（,utilization,）,NPU（%）,=,消化吸收率,生物价,=,储留量,100,食物氮量,较,BV,更为全面,该实验以,10%,的被测,Pro,作为膳食,Pro,来源,2,净蛋白质利用率,(net protein utilization,，,NPU),NPU=,（,受试动物尸体增加氮量,+,无蛋白饲料组动物尸体减少氮量）,/,摄取食物氮量,3,蛋白质净比值,(net protein ratio,，,NPR),与蛋白质存留率（,protein retention efficiency,PRE,）,平均增加体重（,g,）,+,平均降低体重（,g,）,NPR=,摄入的食物蛋白质（,g,）,PRE=,蛋白质净比值,100/6.25,4,相对,蛋白质价值,(relative protein value,，,RPV),受试蛋白质的斜率,RPV=,标准乳清蛋白质的斜率,如清蛋白质的相对蛋白质价值为,100,，则酪蛋白为,69.2,，大豆蛋白为,43.3,，而麸蛋白为,16.5,PER（%）,=,动物体重增加（,g,）,摄入食物,Pro,（,g,）,用处于生长阶段的幼年动物（一般用刚断奶雄性大白鼠），实验期内，其体重增加和摄入,Pro,量的比值,因所测,Pro,主要被用于生长之需，,PER,常用作婴幼儿食品中,Pro,营养价值评价,5.,蛋白质功效比值,(protein efficiency ratio,，,PER),被测,Pro,每,g,氮,(,或,Pro),中氨基酸量,(mg),理想模式或参考,Pro,中每,g,氮,(,或,Pro),中氨基酸量,(mg),6.,氨基酸评分,(a,mino acid score,，,AAS/,化学分，,chemical score,，,CS),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,AAS=,表 几种食物和不同人群需要的氨基酸评分模式,氨基酸,人群,(mg/kg,蛋白质,),食物,(mg/g,蛋白质,),1yr,2-5yr,10-12yr,成人,鸡蛋,牛奶,牛肉,组氨酸,26,19,19,16,22,27,34,异亮氨酸,46,28,28,13,54,47,48,亮氨酸,93,66,44,19,86,95,81,赖氨酸,66,58,44,16,70,78,89,蛋氨酸,+,半胱氨酸,42,25,22,17,57,33,40,苯丙氨酸,+,酪氨酸,72,63,22,19,93,102,80,苏氨酸,43,34,28,9,47,44,46,缬氨酸,55,35,25,13,66,64,50,色氨酸,17,11,9,5,17,14,12,总计,460,339,241,127,512,504,479,摘自,WHO Technical Report Series 724,，,p12,，,1985,确定某一食物中,ProAAS,分两步,1,计算被测,Pro,每种必需氨基酸的评分值,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,Pro,的氨基酸评分,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,Pro,评价,7,经消化率修正的氨基酸评分,（,protein digestibility corrected a,mino acid score,，,PDCAAS,）,PDCAAS=,氨基酸评分,真消化吸收率,食物蛋白,PDCAAS,食物蛋白,PDCAAS,酪蛋白,1.00,斑豆,0.63,鸡蛋,1.00,燕麦粉,0.57,大豆分离蛋白,0.99,花生粉,0.52,牛肉,0.92,小,扁豆,0.52,豌豆粉,0.69,全麦,0.40,菜豆,0.68,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,表 几种食物蛋白质的,PDCAAS,食物,BV,NPU(%),PER,AAS,全鸡蛋,94,84,3.92,1.06,全,牛奶,87,82,3.09,0.98,鱼,83,81,4.55,1.00,牛 肉,74,73,2.30,1.00,大 豆,73,66,2.32,0.63,精制面粉,52,51,0.60,0.34,大 米,63,63,2.16,0.59,土 豆,67,60,0.48,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,表 几种常见食物蛋白质的质量,（,1,）氨基酸分在实际应用中缺陷,氨基酸分和蛋白质消化率修正的氨基酸分是根据蛋白质中,必需氨基酸含量与氨基酸需要量,模式进行比较所得的结果。这在食品加工致使蛋白质消化率下降时用氨基酸分来评价其质量也可产生一定的差别。,随着食品加工时蛋白质质量的改变，食品加工引起蛋白质消化率的变化，氨基酸分和蛋白质消化率修正的氨基酸分与生物学测定之间似无确切的关系。,8.,可利用赖氨酸,赖氨酸是必需氨基酸，而且是某些食品的限制氮基酸，由于赖氨酸的,-,氨基非常活泼，很容易与其它物质包括其它氨基酸发生反应从而降低赖氨酸的利用率；,这样赖氨酸就不能再产生,Van,slyke,反应（,RNH,2,+HNO,2,ROH+H,2,O+N,2,）,，也不能与氟二硝基苯,(1,氟,2,，,4,二硝基苯,FDNB),生成二硝基苯,(N,二硝基苯，,DNP),衍生物。此时用动物生长试验来评价其营养价值时便是不可被利用的了。,FDNB,反应的赖氨酸似乎可以作为油籽产品如花生粉，以及乳粉等可利用赖氨酸的良好指标。,（,2,）可利用赖氨酸评价的原理,FDNB,反应,(1),首先测定蛋白质的含量和氨基酸模式，计算蛋白质消化率修正的氨基酸分。,(2),注意食品加工过程中蛋白质的变化。这通常是测定赖氨酸和蛋氨酸的利用率，因为它们在食品加工时最易破坏。而这也可能是生物学评价低于化学评价的原因。,(3),最好对样品中的氮、氨基酸和包括微生物毒素在内的各种毒素进行适当的分析检验，以除去非蛋白质物质的作用。,(4),最后，应对受试蛋白质进行满足人体需要量方面的检验。此工作应十分慎重和仔细。,8.,食物蛋白质进行营养评价时应注意问题,蛋白质互补作用,(complementary action),：,为了提高植物性蛋白质的营养价值，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。,第五节 蛋白质的互补作用,不同蛋白质的互补作用只有在同时食用时发挥最好。若不同时食用，其作用可有下降。,互补作用发挥的条件,第六节 蛋白质和氨基酸,在食品加工时的变化,食品加工通常是为了杀灭微生物或钝化酶以保护和保存食品、破坏某些营养抑制剂和毒性物质、提高消化率和营养价值、增加方便性，以及维持或改善感官性状等。,但是，在追求食品加工的这些作用时，常常带来一些加工损害的不良影响，由于蛋白质，特别是必需氨基酸在营养上的重要作用，人们对其在食品加工中的变化十分注意。,一、热加工有益作用,1.,杀菌和灭酶,2.,提高蛋白质的消化率,3.,破坏某些嫌忌成分,4.,改善食品的感官性状,加热,氧化,脱硫,二、氨基酸的破坏,异构化,氨基酸的破坏,方式,1.,加热,主要是赖氨酸、含硫氨基酸和胱氨酸的明显损失。,2.,氧化,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、胱氨酸,等最易破坏。,在有敏化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：,组氨酸反应最快；蛋氨酸和色氨酸据说是惟有在,pH 4,以下容易氧化的氨基酸。,食品在大气中进行辐射，通过水的射解作用可产生过氧化氢，从而对蛋白质、氨基酸产生破坏作用。,硫氨基酸和芳香族氨基酸,的射解。,含低糖的湿润食物,剧烈加热,时常引起,胱氨酸,半胱氨酸,显著破坏，与此同时许多氨基酸的利用率下降。,3.,脱硫,4.,异构化,产生：氨基酸的异构化由,位,上不对称碳原子上的氢在,碱性介质,中离解开始，通过互变异构产生负碳离子重排或共振成为,型而没有碳的不对称现象。,用碱处理蛋白质时可使许多氨基酸残基,(,蛋氨酸、赖氨酸、半胱氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、谷氨酸和天冬氨酸,),发生异构化。,三、蛋白质与蛋白质的相互作用,1.,加热,2.,碱处理,3.,对营养价值的影响,亚硫酸盐,醌类,脂类,碳水化合物,蛋白质反应,亚硝酸盐,四、蛋白质与非蛋白质分子的反应,成人每天摄入约,30g,蛋白质就可满足零氮平衡，按,0.8g/(kg,d),摄入蛋白质为宜，我国推荐摄入量为,1.16g/(kg,d),。,成人摄入占膳食总能量的,10%,12%,，儿童青少年为,12%,14%,。,反映蛋白质营养水平的指标,血清白蛋白,(,正常值为,35,50g/L),，,血清运铁蛋白,(,正常值为,2.2,4.0g/L),第七节 蛋白质的摄取及食物来源,一、蛋白质的摄取,良好来源,主要来源,粮谷类食品,(,米、面,),优质,Pro,二、蛋白质的食物来源,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,1.,什么是,必然丢失氮,?,2.,如何预防蛋白质的缺乏,?,3,什么是必需氨基酸,?,4.,蛋白质的质与量的关系,?,5.BV,、,NPU,、,NPR,、,NPV,、,PER,、,AAS,所代表的含义,?,6.,蛋白质的互补作用,?,思考题,