1、Section 6蛋白质和氨基酸蛋白质和氨基酸 (protein)一、概述一、概述n蛋白质是一类复杂的高分子有机化合物。主要蛋白质是一类复杂的高分子有机化合物。主要含有碳、氢、氧、氮，及少量硫、磷、铁、铜、含有碳、氢、氧、氮，及少量硫、磷、铁、铜、碘、钴元素等。与其他供能营养素相较，含有碘、钴元素等。与其他供能营养素相较，含有氮元素是其最突出的特点，因而蛋白质是人体氮元素是其最突出的特点，因而蛋白质是人体氮元素的唯一供源。这也是其他营养素无法替氮元素的唯一供源。这也是其他营养素无法替代的。一般蛋白质中氮的平均含量为代的。一般蛋白质中氮的平均含量为16%，以，以测出的含氮量乘以测出的含氮量乘以6
2、.25即可换算成蛋白质量。即可换算成蛋白质量。二、蛋白质的分类二、蛋白质的分类n蛋白质的分类方法有多种。营养学中一般多按化学结构、形状及蛋白质的分类方法有多种。营养学中一般多按化学结构、形状及营养价值等三种方法分类。营养价值等三种方法分类。n1.按化学结构：可将蛋白质分为单纯蛋白质（纯为按化学结构：可将蛋白质分为单纯蛋白质（纯为-氨基酸所组氨基酸所组成）与结合蛋白质（单纯蛋白质与非蛋白质分子结合而成）两大成）与结合蛋白质（单纯蛋白质与非蛋白质分子结合而成）两大类。前者如清蛋白、球蛋白、谷蛋白等，水解后的最终产物只是类。前者如清蛋白、球蛋白、谷蛋白等，水解后的最终产物只是氨基酸；后者如核蛋白、糖
3、蛋白、脂蛋白等，水解后还有其所含氨基酸；后者如核蛋白、糖蛋白、脂蛋白等，水解后还有其所含的非蛋白质分子（辅基）。的非蛋白质分子（辅基）。n2.按蛋白质形状：可将蛋白质分为纤维状蛋白质和球状蛋白质。按蛋白质形状：可将蛋白质分为纤维状蛋白质和球状蛋白质。前者多为结构蛋白，是形成机体组织的物质基础，如胶原蛋白等；前者多为结构蛋白，是形成机体组织的物质基础，如胶原蛋白等；后者多用以合成生物活性因子，如酶、激素、免疫因子、补体等。后者多用以合成生物活性因子，如酶、激素、免疫因子、补体等。n3.按营养价值：可将蛋白质分为完全蛋白质、半完全蛋白质和不按营养价值：可将蛋白质分为完全蛋白质、半完全蛋白质和不完全
4、蛋白质。完全蛋白质所含氨基酸种类齐全、数量充足、比例完全蛋白质。完全蛋白质所含氨基酸种类齐全、数量充足、比例合理，既能维持动物生存，又能促其生长发育，如牛奶、蛋、肝合理，既能维持动物生存，又能促其生长发育，如牛奶、蛋、肝脏、酵母、黄豆及胚芽等食物中所含的蛋白质；否则即为不完全脏、酵母、黄豆及胚芽等食物中所含的蛋白质；否则即为不完全蛋白质，其所含氨基酸种类不全，如动物明胶和玉米胶蛋白等；蛋白质，其所含氨基酸种类不全，如动物明胶和玉米胶蛋白等；半完全蛋白质所含氨基酸种类齐全，但有的氨基酸数量不足，虽半完全蛋白质所含氨基酸种类齐全，但有的氨基酸数量不足，虽能维持动物生存，却不能促其生长发育，如麦胶蛋
5、白等。能维持动物生存，却不能促其生长发育，如麦胶蛋白等。三、蛋白质的理化性质三、蛋白质的理化性质 n蛋白质经物理或化学方法处理后，其性质可发生改蛋白质经物理或化学方法处理后，其性质可发生改变。变性后的蛋白质较易被人体蛋白酶消化。这就变。变性后的蛋白质较易被人体蛋白酶消化。这就是蛋白质食品在加工后更易被人消化、吸收的原理。是蛋白质食品在加工后更易被人消化、吸收的原理。除用酸或碱水解蛋白质外，亦有利用酶水解蛋白质，除用酸或碱水解蛋白质外，亦有利用酶水解蛋白质，均可使之分解成氨基酸。如酱油、酱、酱豆腐、豆均可使之分解成氨基酸。如酱油、酱、酱豆腐、豆腐、奶酪、松花蛋等食品。若采用高温或酒精可使腐、奶酪
6、、松花蛋等食品。若采用高温或酒精可使细菌细胞中的蛋白质变性凝固，失去活力，以达到细菌细胞中的蛋白质变性凝固，失去活力，以达到杀菌消毒目的。杀菌消毒目的。n此外，蛋白质的分子量极大，不能透过半透膜，利此外，蛋白质的分子量极大，不能透过半透膜，利用这个性质通过透析，可对不同蛋白质进行分离和用这个性质通过透析，可对不同蛋白质进行分离和纯化。同时，蛋白质含有的羧基和氨基，具有酸性纯化。同时，蛋白质含有的羧基和氨基，具有酸性和碱性，可成为人体内重要的缓冲体系，以缓解外和碱性，可成为人体内重要的缓冲体系，以缓解外因对机体产生的冲击性影响。因对机体产生的冲击性影响。四、氨基酸和肽四、氨基酸和肽 蛋白质由蛋白
7、质由20种氨基种氨基酸以肽键连结在一起，酸以肽键连结在一起，并形成一定的空间结并形成一定的空间结构的大分子。构的大分子。 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(
8、Phe)Phenylalanine(Phe)Threonine(Thr)Threonine(Thr)Tryptophan(Trp)Tryptophan(Trp)Valine(Val)Valine(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条件必需氨基酸条件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)Aspa
9、ragine(Asn)Asparagine(Asn)Glutamic acid(Glu)Glutamic acid(Glu)Glutamine(Gln)Glutamine(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，成人需要量可能较少。组氨酸为婴儿必需氨基酸，成人需要量可能较少。摘自摘自Modern Nutrition in Health and Diseas
10、e Modern Nutrition in Health and Disease ，第，第9 9版，第版，第1414页，页，19991999年。年。 构成人体蛋白质的氨基酸 患白化病的蟒蛇患白化病的蟒蛇 Chiu是一位瑞典是一位瑞典籍的香港女孩籍的香港女孩,也也是世界上是世界上25,000分之一的无色人种分之一的无色人种(白化病白化病)。因为父。因为父母不想她受到太多母不想她受到太多关注而特地移民北关注而特地移民北欧欧,她因病情一直她因病情一直视力微弱但却一直视力微弱但却一直专注于学习摄影。专注于学习摄影。偶尔发现自己在镜偶尔发现自己在镜头里有一种独特的头里有一种独特的美美,她后来也成为她后来
11、也成为法国巴黎国际时尚法国巴黎国际时尚模特。模特。白化病海豚白化病海豚1.氨基酸的分类氨基酸的分类n目前，已经发现构成人体蛋白质的氨基酸有目前，已经发现构成人体蛋白质的氨基酸有20种。其中，有种。其中，有一部分是人体能自行合成的。但还有一部分是人体能自行合成的。但还有8种是人体不能自行合成种是人体不能自行合成或合成速度不能满足机体的生理需要，必须由食物供给的，或合成速度不能满足机体的生理需要，必须由食物供给的，故被称为必需氨基酸，如异亮氨酸、亮氨酸、苏氨酸、苯丙故被称为必需氨基酸，如异亮氨酸、亮氨酸、苏氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、缬氨酸；其他的则为非必氨酸、色氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、
12、缬氨酸；其他的则为非必需氨基酸。应该注意的是，所谓必需和非必需只是营养学中需氨基酸。应该注意的是，所谓必需和非必需只是营养学中的概念。也就是说非必需氨基酸只是不需要食物供给。对于的概念。也就是说非必需氨基酸只是不需要食物供给。对于婴儿而言，组氨酸亦属必需氨基酸，故其必需氨基酸为婴儿而言，组氨酸亦属必需氨基酸，故其必需氨基酸为9种。种。n一般按氨基酸的营养学特征，除必需氨基酸和非必需氨基酸一般按氨基酸的营养学特征，除必需氨基酸和非必需氨基酸外，还有一类条件必需氨基酸，又称半必需氨基酸。这类氨外，还有一类条件必需氨基酸，又称半必需氨基酸。这类氨基酸有其合成需要其他氨基酸供碳；且其合成的最高速度有基
13、酸有其合成需要其他氨基酸供碳；且其合成的最高速度有限等特点，如半胱氨酸、酪氨酸、精氨酸、丝氨酸和甘氨酸限等特点，如半胱氨酸、酪氨酸、精氨酸、丝氨酸和甘氨酸等。条件必需氨基酸的长期缺乏会引起人体某些蛋白质合成等。条件必需氨基酸的长期缺乏会引起人体某些蛋白质合成障碍。障碍。n2.2.必需氨基酸必需氨基酸 EAA EAA （essential amino acid essential amino acid ）n 人体不能合成或合成速度不能满足机体需要，必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，称须从食物中直接获得的，称EAA.EAA.EAAsleucine 亮亮 isoluc
14、ine 异亮异亮 lysine 赖赖 methionine 蛋蛋 Phenplalane 苯丙苯丙 threonine苏苏 trytophan 酪酪 valine 颉颉 + histidine 组组3.3.氨基酸模式氨基酸模式* * *（amino acid patternamino acid pattern，AAPAAP）n是某种是某种ProPro中各种中各种EAAEAA的构成比例。的构成比例。n将该将该ProPro中的色氨酸含量设为中的色氨酸含量设为1 1，再分，再分别计算其它别计算其它EAAEAA与色氨酸的相应比值，与色氨酸的相应比值，而得到的一系列比值而得到的一系列比值* *。优质蛋白
15、和参考蛋白：优质蛋白和参考蛋白： 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4.限制氨基酸（限制氨基酸（limiting amino acid LAA） 如果食物蛋白质所含的必需氨基酸中，如果食物蛋白质所含的必需氨基酸中，有一种或几种的含量偏低，即会导致食物蛋有一种或几种的含量偏低，即会导致食物蛋白质中的其他必需
16、氨基酸得不到充分利用，白质中的其他必需氨基酸得不到充分利用，以致这种食物蛋白质的营养价值降低。这一以致这种食物蛋白质的营养价值降低。这一/ /几种几种EAAEAA就称为该就称为该ProPro的的LAA, LAA, 比值最低的称比值最低的称为第一为第一LAALAA，余者类推。，余者类推。 五、蛋白质的消化、吸收和代谢五、蛋白质的消化、吸收和代谢 蛋白质在胃肠道中经多种蛋白酶及肽酶的共同作用，即由高分子物质分解为可被吸收的小肽（23个氨基酸）或氨基酸，并在小肠内被吸收，沿着肝门静脉进入肝脏。一部分氨基酸在肝内进行分解或合成蛋白质；另一部分氨基酸继续随血液分布到各个组织器官，合成各种特异性的组织蛋白
17、质。故肝脏是蛋白质代谢的主要器官。 通常，人体消化道内的蛋白质是不可能全部被消化、吸收。未被消化的蛋白质和部分消化后又不易被肠壁吸收的蛋白质，在大肠内的细菌作用，发生腐败，产生有毒物质。其中，大部分随粪便排出体外，亦有少量被肠粘膜吸收，随血液运往肝脏，进行生理解毒，然后随尿排出，故人体不会因此发生中毒。如果，这些不易被肠壁吸收的蛋白质被少量吸收，即可能引起人体过敏反应，发生荨麻疹、湿疹、哮喘等病症。 一般，每天人体肠道內被消化、吸收的蛋白质约有70克左右。其不仅来自于食物，也来自于肠道脱落的粘膜细胞和消化液中的蛋白质等。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
18、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图图 正常人体内的蛋白质代谢概况正常人体内的蛋白质代谢概况2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 六、体内蛋白质功能六、体内蛋白质功能lean tissue七、食物蛋白质营养学评价七、食物蛋白质营养学评价*（一）食物蛋白质的含量（一）食物蛋白质的含量（content）Pro数量数量质量，但如没有一定数量，质量，但如没有一定数量，再好的再好的Pro其营养价值也有限其营养价值也有限含量含量*是营养价值的基础是营养价值的基础*一般以微量凯氏（一般以微量凯氏
19、（Kjeldahl）定氮）定氮法测定法测定大豆大豆30-40%为最高为最高 畜禽鱼蛋类畜禽鱼蛋类10-20% 粮谷类粮谷类8-10% 鲜奶类鲜奶类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%食物氮七、食物蛋白质营养学评价七、食物蛋白质营养学评价* （二）消化率（二）消化率（digestibility）反映反映Pro在消化道内被分解、吸收程度，实际多用表观消化率在消化道内被分解、吸收程度，实际多用表观消化率1、值更低，作了较低的估计，具有更大的
20、安全性；、值更低，作了较低的估计，具有更大的安全性；2、测定方法简便易行。、测定方法简便易行。表 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Pro七、食物蛋白质营养学评价七、食物蛋白质营养学评价* （三）利用率（三）利用率（utiliz
21、ation）1生物学价值（生物学价值（biological value，BV）Pro经消化吸收后，进入机体可以经消化吸收后，进入机体可以储留利用的部分。储留利用的部分。BV 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 )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
22、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 七、食物蛋白质营养学评价七、食物蛋白质营养学评价* （三）利用率（三）利用率（utilization） 2氨基酸评分氨基酸评分(amino acid score，AAS / 化学分，化学分，chemical score，CS)AAS =被测被测Pro每每g氮氮 (或或Pro) 中氨基酸量中氨基酸量 (mg)理想模式或参考理想模式或参考Pro中每中每g氮氮 (或或Pro) 中氨基酸量中氨基酸量 (mg)1计算被测计算被测Pro每种
23、每种EAA的评分值；的评分值；2找出最低的找出最低的EAA（即第一（即第一 LAA）评分值，）评分值， 即为该即为该Pro的氨基酸评分。的氨基酸评分。表表 几种食物蛋白质的氨基酸分几种食物蛋白质的氨基酸分品种品种氨基酸氨基酸分分品种品种氨基酸氨基酸分分品种品种氨基酸氨基酸分分人奶人奶100芝麻芝麻50小米小米63全蛋全蛋100花生花生65大米大米67牛奶牛奶95棉子棉子81全麦全麦53大豆大豆74玉米玉米49七、食物蛋白质营养学评价七、食物蛋白质营养学评价* （三）利用率（三）利用率（utilization） 3蛋白质功效比值蛋白质功效比值 (protein efficiency ratio，
24、PER) 用处于生长阶段的幼年动物，用处于生长阶段的幼年动物，其体重增加和摄入其体重增加和摄入Pro量的比值量的比值,常常用作婴幼儿食品中用作婴幼儿食品中Pro营养价值评营养价值评价价PER（%）=动物体重增加（动物体重增加（g）摄入食物摄入食物Pro（g）八、食物来源及供给量八、食物来源及供给量良好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）（1）推荐摄入量（）推荐摄入量（recommended nutrient intake，RNI）每天每天0.8g/kg体重体重我国以植物性食物为主，我国以植物性食物为主，RNI在在1.0-1.2g/kgbwPro摄入占膳食总热能摄入占膳食总热能10-15%八、食物来源及供给量八、食物来源及供给量必要的氮损失（必要的氮损失（obligatory nitrogen losses） 氮平衡：氮平衡： BI（UFS）Positive nitrogen balanceN in N outN in = N outNitrogen equillibriumNegativenitrogen balanceN in 合成代谢Pro合成能力血清白蛋白 ，易出现负氮平衡摄入Pro应质优量足。
