营养学-蛋白质.ppt

第四节第四节 蛋白质（蛋白质（protein）q蛋白质的元素组成蛋白质的元素组成q蛋白质是主要由碳、氢、氧、氮组成的高分子化合物。q其中含碳碳50%50%56%56%、氢氢6%6%8%8%、氧氧19%19%24%24%、氮氮13%13%19%19%、硫04%、磷、铁、铜、锰、锌、钴、钼等。q多数蛋白质的含氮量约16%，因此，可通过测定食物样品的氮含量，再乘以6.25（蛋白质换算系数）得出样品中的蛋白质含量。（一）氨基酸和肽（一）氨基酸和肽 蛋白质由蛋白质由2020种氨基酸以肽键连结在一起，并形种氨基酸以肽键连结在一起，并形成一定的空间结构的大分子成一定的空间结构的大分子。一、氨基酸一、氨基酸氨基酸分子式通式氨基酸分子式通式氨基酸结构示意图氨基酸结构示意图构成人体蛋白质的氨基酸构成人体蛋白质的氨基酸注：组氨酸为婴儿必需氨基酸，成人需要量相对较少摘自：Ellie Whitney,Sharon Rady Rolfes.Understanding NutritionM.11th ed.Thomson Wadsworth，2008:182Amino Acid Sequence of Human Insulin蛋白质生物合成示意图蛋白质生物合成示意图From primary to quaternary structureBiology/Chemistry of Protein StructurePrimarySecondaryTertiaryQuaternaryAssemblyFoldingPackingInteractionS T R U C T U R EP R O C E S SNonessential Amino Acids:-bodycansynthesizeforitself-foodoftendeliver-morethan1/2ofa.a.arenonessentialEssential Amino Acids:-bodycannotmake-therearenine-mustbesuppliedinfoodsConditionally Essential Amino Acids:-ana.a.normallynonessentialbutmustbesuppliedindietinspecialcircumstances（二）必需氨基酸（二）必需氨基酸q必需氨基酸(essential amino acid，EAA)是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。q共9种：异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸、颉氨酸、组氨酸。q半必需氨基酸(semi-essential amino acid)q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，所以将苯丙氨酸与酪氨酸、蛋氨酸与胱氨酸分别合并计算。（二）必需氨基酸（二）必需氨基酸q条件必需氨基酸条件必需氨基酸（conditional essential amino acid）q由于代谢障碍或机体某一种生理状态下不能大量合成来满足机体需要的氨基酸，如对于早产儿，胱氨酸、酪氨酸及牛磺酸是条件必需氨基酸，对外伤、术后患者，精氨酸是条件必需氨基酸。q非必需氨基酸非必需氨基酸 (non-essential amino acid）q在人体可以自身合成满足需要，包括丙氨酸、精氨酸、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。氨基酸需要量估计值（氨基酸需要量估计值（mg/kgBW/dmg/kgBW/d）氨基酸氨基酸 成人成人 比值比值组氨酸组氨酸 8 812 12 （2.92.9）异亮氨酸异亮氨酸 10 2.910 2.9亮氨酸亮氨酸 14 4.014 4.0赖氨酸赖氨酸 12 3.412 3.4蛋氨酸蛋氨酸+胱氨酸胱氨酸 13 3.713 3.7苯丙氨酸苯丙氨酸+酪氨酸酪氨酸 14 4.014 4.0苏氨酸苏氨酸 7 2.07 2.0色氨酸色氨酸 3.5 1.03.5 1.0缬氨酸缬氨酸 10 2.9 10 2.9 （二）必需氨基酸（二）必需氨基酸q氨基酸模式（氨基酸模式（EAA pattern）q各种EAA间相互比例，称AA模式，或氨基酸相互比值。q食物中蛋白质的氨基酸模式与人体越接近，蛋白质的营养价值也越高。q鸡蛋的蛋白质氨基酸模式与人体最接近，作为参考蛋白质。q计算方法：以该种蛋白质中的色氨酸含量为1，分别计算出其它必需氨基酸的相应比值。q当食物蛋白质的氨基酸模式越接近人体蛋白质的氨基酸模式时，必需氨基酸被机体利用的程度也越高，则食物蛋白质的营养价值越高。q这样的蛋白质有鸡蛋、奶、肉、鱼等动物性蛋白质和大豆蛋白质，被称为优质蛋白质优质蛋白质。q其中氨基酸模式与人体蛋白质氨基酸模式最接近的某种蛋白质常被作为参考蛋白质参考蛋白质(reference protein)，通常为鸡蛋蛋白质。氨基酸模式氨基酸模式氨基酸氨基酸人体人体全鸡蛋全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4.44.43.23.23.43.44.44.44.34.33.83.84.04.0亮氨酸亮氨酸7.07.05.15.16.86.86.86.85.75.76.46.46.36.3赖氨酸赖氨酸5.55.54.14.15.65.67.27.24.94.91.81.82.32.3蛋氨酸半胱氨酸蛋氨酸半胱氨酸3.53.53.43.42.42.43.23.21.21.22.82.82.32.3苯丙氨酸酪氨酸苯丙氨酸酪氨酸6.06.05.55.57.37.36.26.23.23.27.27.23.83.8苏氨酸苏氨酸4.54.52.82.83.13.13.63.62.82.82.52.52.92.9颉氨酸颉氨酸5.05.0393.94.64.64.64.63.23.23.63.64.84.8色氨酸色氨酸1.01.01.01.01.01.01.01.01.01.01.01.01.01.0表1-1 几种食物和人体蛋白质氨基酸模式限制氨基酸限制氨基酸（limiting amino acid LAA）q限制氨基酸限制氨基酸（limiting amino acid LAA）q食物蛋白质中某一食物蛋白质中某一/几种几种EAAEAA比值较低，会导致其他比值较低，会导致其他EAAEAA在体内不能被充分利用，导致该蛋白质的营养价在体内不能被充分利用，导致该蛋白质的营养价值降低值降低,这一这一/几种几种EAAEAA就称为该蛋白质的限制就称为该蛋白质的限制AAAA。q比值最低的称为比值最低的称为第一限制第一限制AAAA。桶板模型桶板模型赖（二）必需氨基酸（二）必需氨基酸q蛋白质的互补作用（蛋白质的互补作用（supplementary action）q将两种或两种以上的食物蛋白质混合食用，其中所含的AA可以取长补短相互补充，从而提高蛋白质的营养价值，这种作用称为蛋白质的互补作用蛋白质的互补作用。增加蛋白质生物学价值的方法增加蛋白质生物学价值的方法q互补互补 The complementary action of protein(combined rice and beans,milk and wheat cereal,and corn and beans)q强化强化 fortification q加工加工Processingq加热加热 Heat treatment q发酵发酵 Fermentation 二、蛋白质的生理功能二、蛋白质的生理功能q人体组织的构成成分q构成体内各种重要生理活性物质q供给能量：4kcal（16.7kJ）/g2构成各种重要生理物质1组织构成成分瘦体组织*酶 抗体 激素等3供能约16.7 kJ(4.0 kcal)/g 体内蛋白质功能leantissue 蛋白质代谢蛋白质代谢功能功能正常人体内Pro约为16-19%蛋白质分解合成动态平衡组织Pro不断更新 修复每天约3%的Pro被更新肠道 骨髓Pro更新速度较快一切生命的物质基础正常人体内的蛋白质代谢概况Functions of Body ProteinnStructural and mechanical functionsnCollagennKeratinnMotor proteinsnEnzymesnCatalyze reactionsnHormonesnRegulate body processesFunctions of Body ProteinnImmune functionnAntibodies attack bacteria and virusesnFluid balancenBlood proteins attract fluidnAcid-base balancenProteins act as buffersnTransportnLipoproteins,other carrier moleculesnSource of energyn4 kcal/gram肽类的特殊生理功能肽类的特殊生理功能q参与机体的免疫调节q促进矿物质吸收q降血压作用q清除自由基三、蛋白质的消化、三、蛋白质的消化、吸收和代谢吸收和代谢食物单纯蛋白质食物单纯蛋白质 胃蛋白酶示、胨、多肽示、胨、多肽 （小肠）（小肠）胰蛋白酶、胰蛋白酶、氨基肽酶、氨基肽酶、糜蛋白酶糜蛋白酶 羧基肽酶羧基肽酶 （内肽酶）（内肽酶）（外肽酶）（外肽酶）氨基酸氨基酸 寡肽寡肽+二肽二肽（刷状缘）（刷状缘）寡肽酶、氨基肽酶、寡肽酶、氨基肽酶、二肽酶二肽酶-氨基酸氨基酸营养物质的吸收营养物质的吸收小肠是营养物质吸收小肠是营养物质吸收的主要场所的主要场所：图图 小肠的构造与吸收表面积小肠的构造与吸收表面积营养素的消化吸收营养素的消化吸收q口腔:磨碎、湿润、溶解食物。唾液腺（腮腺、下颌腺、舌下腺）分泌唾液淀粉酶、溶菌酶等。q食管：机械蠕动，运送食物。q胃：分泌盐酸、胃蛋白酶、黏液等，贮存、搅拌、粉碎食物。q胰：分泌消化酶（胰淀粉酶、胰脂肪酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶等）。q肝脏和胆囊：分泌胆汁，促脂肪吸收。q十二指肠和小肠：分泌消化酶（淀粉酶、酞酶、脂肪酶、蔗糖酶、麦芽糖酶、乳糖酶等），是蛋白质、脂肪、碳水化合物、矿物质、维生素和水消化吸收的主要部位。q大肠：分泌黏液，贮存粪便。q直肠和肛门：排出粪便。q食物残渣通过消化道的时间约为24小时。粪便10g(1.6gN)肌肉(30%)器官 体液(50%)其它(20%)摄入蛋白质90g(14.4gN)消化道机体合成蛋白质300g肠道内源性蛋白质70g氨基酸池消化、吸收蛋白质150g尿75g(12gN)其它5g(0.8gN)一个体重70kg的正常成人蛋白质代谢及氮平衡 氮平衡（氮平衡（Nitrogen balance）(1)必要的氮损失（必要的氮损失（obligatory nitrogen losses）(2)氮平衡：氮平衡：BI（UFS）Positive nitrogen balanceNinNoutNin=NoutNitrogen equillibriumNegativenitrogen balanceNinNout氮平衡氮平衡尿氮尿氮B=I-（U+F+S）=5%摄入氮摄入氮粪氮粪氮皮肤皮肤四、食物蛋白质营养学评价食物蛋白质营养学评价q食物中蛋白质的营养价值决定于以下三个因素：食物中蛋白质的营养价值决定于以下三个因素：q食物中蛋白质的含量；食物中蛋白质的含量；q食物中蛋白质被消化吸收程度；食物中蛋白质被消化吸收程度；q食物中蛋白质被利用程度。食物中蛋白质被利用程度。微量凯氏（微量凯氏（KjeldahlKjeldahl）定氮法测定）定氮法测定大豆大豆30-40%30-40%为最高为最高 畜禽鱼蛋类畜禽鱼蛋类10-20%10-20%粮谷类粮谷类8-10%8-10%鲜奶类鲜奶类1.5-3.8%1.5-3.8%食物粗蛋白含量食物粗蛋白含量=食物含氮量食物含氮量6.256.25（一）蛋白质含量（一）蛋白质含量（contentcontent）表1-2 不同食物的蛋白质含量名称含量(%)畜、禽、鱼1020鲜奶1.54.0奶粉2527蛋类1214大豆及豆类2040硬果类1525谷类 610薯类 23蔬菜水果类 1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（二）消化率（二）消化率（digestibility）反映反映ProPro在消化道内被分解、吸收程度，实际多用在消化道内被分解、吸收程度，实际多用表观消化率表观消化率1 1、值更低，作了较低的估计，具有更大的安全性；、值更低，作了较低的估计，具有更大的安全性；2 2、测定方法简便易行。、测定方法简便易行。表1 几种食物的蛋白质真消化率（%）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%动物性动物性Pro消化吸收率一般高于植物性消化吸收率一般高于植物性Proq反映蛋白质在体内被利用的程度常用指标反映蛋白质在体内被利用的程度常用指标q生物价q蛋白质净利用率q蛋白质功效比值q氨基酸评分（三）蛋白质利用率（三）蛋白质利用率（utilization)q生物学价值生物学价值（biological value，BV）qProPro经消化吸收后，进入机体可以储留利用的经消化吸收后，进入机体可以储留利用的程度。程度。qBVBV 越高，表明其利用率也越高。越高，表明其利用率也越高。BV=储留氮储留氮100=吸收氮吸收氮(尿氮尿代谢氮尿氮尿代谢氮)100吸收氮吸收氮食物氮食物氮(粪氮粪代谢氮粪氮粪代谢氮)（三）蛋白质利用率（三）蛋白质利用率（utilization)常用食物蛋白质的生物学价值常用食物蛋白质的生物学价值蛋白质蛋白质 生物价生物价 蛋白质蛋白质 生物价生物价 蛋白质蛋白质 生物价生物价 全鸡蛋全鸡蛋 94 大大 米米 77 生黄豆生黄豆 57鸡蛋黄鸡蛋黄 90 小小 麦麦 67 熟黄豆熟黄豆 64鸡蛋白鸡蛋白 83 玉玉 米米 60 豆豆 腐腐 65牛牛 奶奶 90 小小 米米 57 绿绿 豆豆 58鱼鱼 83 高高 粱粱 56 花花 生生 59 牛牛 肉肉 76 白白 菜菜 76猪猪 肉肉 74 几种食物混合后蛋白质的生物价几种食物混合后蛋白质的生物价 食物BV混 合 比 例小米6737-31大米57324046大豆6416208豌豆4815-玉米60-40-牛肉（干）76-15混合后生物价-747389q蛋白质净利用率（蛋白质净利用率（net protein utilization，NPU)q反映摄入蛋白质在体内的利用情况。蛋白质净利用率=生物学价值消化率 储留氮 吸收氮 储留氮 =*=吸收氮 摄入氮 摄入氮（三）蛋白质利用率（三）蛋白质利用率（utilization)q 蛋白质功效比值蛋白质功效比值 (protein efficiency ratio,PER)蛋白质功效比值=动物体重增加（g）摄入食物蛋白质（g）实验结果以酪蛋白为对照组，按以下公式校正：被测蛋白质功效比值=实验组功效比值对照组功效比值2.5（三）蛋白质利用率（三）蛋白质利用率（utilization)氨基酸评分=被测蛋白质每克氮(或蛋白质)中氨基酸量(mg)理想模式或参考蛋白质每克氮(或蛋白质)中氨基酸量(mg)1 1计算被测计算被测ProPro每种每种EAAEAA的评分值；的评分值；2 2找出最低的找出最低的EAAEAA（即第一限制（即第一限制AAAA）评分值，即为该）评分值，即为该ProPro的氨基酸评分的氨基酸评分。q氨基酸评分氨基酸评分(amino acid score,AAS)（三）蛋白质利用率（三）蛋白质利用率（utilization)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)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WHO Technical Report Series 724，p12，1985q经消化率修正的氨基酸评分经消化率修正的氨基酸评分（protein digestibility corrected amino acid score,PDCAAS）经消化率修正的氨基酸评分经消化率修正的氨基酸评分=氨基酸评分氨基酸评分真消化真消化率率氨基酸评分氨基酸评分几种食物蛋白质的几种食物蛋白质的PDCAAS食物蛋白食物蛋白PDCAAS食物蛋白食物蛋白PDCAAS酪蛋白1.00斑豆0.63鸡蛋蛋白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0.68五、蛋白质营养不良五、蛋白质营养不良q蛋白质缺乏往往与能量缺乏同时发生，称为蛋白质-能量营养不良（protein-energy malnutrition，PEM）。q以婴幼儿最为多见,表现为生长发育迟缓,体重减轻，机体免疫机能下降等。原发性PEM PEM 继发性PEM蛋白质蛋白质-能量营养不良能量营养不良好发人群病因继发性原发性消耗 排泄摄入不足Pro E不足儿童儿童 临床表现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)又称为恶性营又称为恶性营养不良养不良浮肿型浮肿型消瘦型消瘦型混合型混合型蛋白质蛋白质-能量营养不良能量营养不良q诊断：诊断：q估算一日蛋白质和能量摄取量估算一日蛋白质和能量摄取量q身体测量身体测量q生化指标生化指标蛋白质蛋白质-能量营养不良能量营养不良q治疗：治疗：q对症处理，如抗感染，调整水盐平衡，补充液体等。对症处理，如抗感染，调整水盐平衡，补充液体等。q营养治疗原则：营养治疗原则：（1 1）蛋白质能量摄入应高于正常需要量；）蛋白质能量摄入应高于正常需要量；（2 2）补充液体；）补充液体；（3 3）补充矿物质，补充钠，足量的钾和镁及适量的铁；）补充矿物质，补充钠，足量的钾和镁及适量的铁；（4 4）维生素缺乏可补充多种维生素，尤应注意）维生素缺乏可补充多种维生素，尤应注意VAVA，VCVC的的补给；补给；（5 5）饮食摄入量应从小量开始，应小量多餐；）饮食摄入量应从小量开始，应小量多餐；（6 6）根据患者年龄及病情可采用流质半流质，或软食等。）根据患者年龄及病情可采用流质半流质，或软食等。预防预防12345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阜阳奶粉事件阜阳奶粉事件 q2004年5月，安徽省阜阳市对当地2003年3月1日以后出生、以奶粉喂养为主的婴儿进行的营养状况普查和免费体检显示，因食用劣质奶粉造成营养不良的婴儿229人，其中轻、中度营养不良的189人。q经国务院调查组核实，阜阳市因食用劣质奶粉造成营养不良而死亡的婴儿共计12人。q国务院调查组通过卫生学调查证实，不法分子用淀粉、蔗糖等价格低廉的食品原料全部或部分替代乳粉，再用奶香精等添加剂进行调香调味，制造出劣质奶粉。q婴儿生长发育所必需的蛋白质、脂肪以及维生素和矿物质含量远低于国家相关标准。阜阳奶粉事件阜阳奶粉事件q在国务院调查组的统一组织下，阜阳市对制售劣质奶粉违法犯罪行为依法进行了严厉打击。q共抽检各类奶粉586组，扣留、封存、暂停销售奶粉10多万袋；q立案查处涉嫌销售不合格奶粉案件39起，打掉生产及分装窝点4个，刑事拘留47人，留置审查59人，宣布正式逮捕31人，依法传讯203人。(央视2004年05月16日)阜阳奶粉事件阜阳奶粉事件高蛋白质膳食过多的危害高蛋白质膳食过多的危害q动物蛋白质摄入过多，常伴有动物脂肪和胆固醇摄入较多，导致心血管疾病。q增加肾脏负担。q导致骨骼中钙的丢失增加，易产生骨质疏松。q增加癌症的风险。The Health Effects of Too Much ProteinKidneyDiseaseGoutPoor Long Term Weight ControlReduced Athletic PerformanceHealth Effects of Protein*Heart Disease*homocysteine*Cancer*Osteoporosis*calcium excretion rises as protein intake increases*Weight Control*Kidney Disease*high protein intake increases work of kidneys六、人体蛋白质营养状况评价六、人体蛋白质营养状况评价q人体蛋白质营养状况的优劣可从三方面评价：人体蛋白质营养状况的优劣可从三方面评价：q生化指标q氮平衡测定q人体测量 血清白蛋白：正常值3550g/L。血清运铁蛋白：2.53.0g/L。血清甲状腺素结合前蛋白：280350mg/L。视黄醇结合蛋白：2676mg/L。血清氨基酸 尿素/肌酐比值 尿中羟脯氨酸排出量 尿中3-甲基组氨酸排出量生化指标生化指标2.氮平衡测定蛋白质缺乏时为负氮平衡。3.人体测量 体重 身高 皮褶厚度 上臂围六、人体蛋白质营养状况评价六、人体蛋白质营养状况评价七、蛋白质的参考摄入量及食物来源七、蛋白质的参考摄入量及食物来源q推荐摄入量推荐摄入量q推荐摄入量规定轻体力成年男子75g/日，女子65g/日。q对成年人来说，每日每公斤体重以1.2g为宜。q孕妇1-3月+5g，4-6月+15g，孕妇7-9月，乳母+20g。q按热能计算，占总能量的10-14%，其中儿童和青少年为12-14%，成年人为10-12%。推荐摄入量推荐摄入量q推荐摄入量推荐摄入量(RNI)(g/d)(RNI)(g/d)成人(1860岁)*男女轻体力活动7565中体力活动8070重体力活动90802、膳食蛋白质的食物来源、膳食蛋白质的食物来源q动物性蛋白质，如肉，鱼，禽，蛋，奶及其制品，一般蛋白质含量较高，质量较好。如肉类10-20%，鱼15-20%，蛋13-15%，奶2-4%；q植物性蛋白质，如谷类，薯类。豆类，干果等，一般含量很低，质量较差。如谷类为6-10%，薯类2-4%，干豆类蛋白质较高20-40%。q大豆含量为35-40%。q蔬菜，水果含量很少，一般不能作为蛋白质的主要来源，干果类蛋白质含量较高15-30%。2、膳食蛋白质的食物来源、膳食蛋白质的食物来源q优质蛋白质包括肉鱼禽蛋奶及其制品，含有大豆及其优质蛋白质包括肉鱼禽蛋奶及其制品，含有大豆及其制品。制品。q在蛋白质供给量中，其中优质蛋白应占总蛋白质量的30-50%。食物来源及供给量食物来源及供给量良好来源良好来源主要来源主要来源粮谷类食品(米、面)优质优质Pro（动物、大豆）（动物、大豆）表1-2 不同食物的蛋白质含量名称含量(%)畜、禽、鱼1020鲜奶1.54.0奶粉2527蛋类1214大豆及豆类2040硬果类1525谷类 610薯类 23蔬菜水果类 1食物中蛋白质的含量（食物中蛋白质的含量（g/100g)g/100g)名称名称含量含量名称名称含量含量猪肉猪肉13.213.2黄豆黄豆35.035.0牛肉牛肉19.919.9小麦粉小麦粉9.99.9鸡肉鸡肉19.319.3稻米稻米7.47.4鸡蛋鸡蛋13.313.3玉米面玉米面8.08.0牛奶牛奶3.03.0小米小米9.09.0酸奶酸奶2.52.5马铃薯马铃薯2.02.0鲤鱼鲤鱼17.617.6绿豆绿豆21.621.6带鱼带鱼17.717.7大白菜大白菜1.51.5谢谢 谢！谢！