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1、蛋白质（Protein）,北京大学公共卫生学院 营养与食品卫生学系,一、概述,蛋白质是一切生命的物质基础 正常人体内约有16% 19%是蛋白质，每天约有3%被更新,分解 合成,更新,修复,二、蛋白质的功能,人体组织的构成成分,蛋白质,指趾甲、毛发,肌肉、心脏、肝脏、肾脏,骨骼、牙齿,细胞（细胞膜、细胞器）,构成体内各种重要物质 酶催化体内一切物质的合成和分解 激素维持内环境稳定 抗体参与机体免疫过程 细胞膜和血液中的载体蛋白运输和交换 体液中的蛋白质维持渗透压和酸碱度 凝血、视觉形成过程中的蛋白质 供给能量 蛋白质中含有碳、氢、氧元素 1g蛋白质可产生16.7kJ（4.0kcal）能量,三、氨
2、基酸和必需氨基酸,氨基酸是蛋白质的基本构成单位 构成蛋白质的氨基酸之间通过肽键连结 构成人体蛋白质的氨基酸有20种 蛋白质被分解的产物是肽,蛋白质 分解,多肽（polypeptide） （含10个以上氨基酸）,寡肽（oligopeptide） （含4 6个氨基酸）,二肽（dipeptide） （2个氨基酸）,三肽（tripeptide） （3个氨基酸）,C,C,O,H,H,N,H,H,O,Amino group,Side group varies,Acid group,H,C,O,H,O,C,H,H,C,H,H,H,C,H,H,丙氨酸,苯丙氨酸,甘氨酸,天门冬氨酸,丙氨酸,苯丙氨酸,二肽,肽键
3、,+,人体内的氨基酸,必需氨基酸（essential amino acid）： 亮氨酸、异亮氨酸、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（nonessential amino acid）： 丙氨酸、精氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、 甘氨酸、 丝氨酸、脯氨酸、天门冬氨酸、天门冬酰胺 条件必需氨基酸（conditionally essential amino acid）： 半胱氨酸、酪氨酸,氨基酸模式和限制氨基酸,氨基酸模式（amino acid pattern）是反映人体蛋白质及食物蛋白质中必需氨基酸的种类和含量差异的一个营养学指标 计算方法：将色氨酸含量定为1，分
4、别计算出其他必需氨基酸的相应比值，即氨基酸模式 食物中一种或几种必需氨基酸相对含量较低，导致其他的必需氨基酸在体内不能被充分利用而浪费，造成蛋白质营养价值降低，则这些氨基酸称为限制氨基酸（limiting amino acid）,参考蛋白（reference protein）：食物蛋白质氨基酸模式与人体越接近，必需氨基酸的利用程度越高，鸡蛋蛋白质的氨基酸模式与人体最接近，常常被作为参考蛋白 蛋白质互补作用（complementary action）：为提高蛋白质的营养价值，将两种或多种食物混合食用，提高膳食蛋白质的营养价值，以相互补充其必需氨基酸不足的作用 例如大豆蛋白中蛋氨酸不足，米面蛋白中
5、赖氨酸不足，两种食物混合食用可以起到互补作用,几种食物和人体蛋白质的氨基酸模式,蛋白质互补作用,四、消化、吸收和代谢,蛋白质的消化从胃开始，消化过程中需要胃蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、肽酶参与 蛋白质经过消化过程最终被分解为氨基酸，在小肠粘膜被吸收，通过门静脉进入肝脏，然后运送到全身各组织器官被利用 氨基酸通过小肠粘膜细胞是主动运输的过程，分三种系统分别转运中性、酸性和碱性氨基酸 氨基酸吸收过程中存在竞争机制，肠道按食物中氨基酸的含量比例进行吸收,在肠道吸收的蛋白质包括食物中来源的和肠道内源性蛋白质两部分 肠道内源性蛋白质是指脱落的肠粘膜细胞和肠道分泌的消化液，每天约70g 人体各组织、器官和
6、体液中的游离氨基酸统称为氨基酸池（amino acid pool）,必要的氮损失（obligatory nitrogen losses）：指机体每天由于皮肤、毛发、和粘膜脱落，妇女月经期失血以及肠道菌体死亡排出而造成的不可避免的氮损失，在20g以上 氮平衡（nitrogen balance）：机体摄入氮和排出氮的关系，分为零氮平衡（zero nitrogen balance）、正氮平衡（positive nitrogen balance）和负氮平衡 （negative nitrogen balance）,蛋白质,胃,胃蛋白酶,胃酸,小肠,胰蛋白酶,糜蛋白酶,氨基酸、二肽、三肽,胰腺,小肠粘膜
7、肽酶,氨基酸,肝门静脉,肝脏和其它组织器官,氨基酸池,食物消化吸收,机体蛋白质 分解,蛋白质合成,更新、修复,未被利用的氨基酸,尿素、氨、尿酸、肌酐,排出体外,脂 肪 、 糖 原,消 化 道,氨基酸池,机体蛋白质,肌肉,器官,体液,其它,30%,50%,20%,少量,摄入蛋白质90g,粪便10g,尿75g,其它5g,肠道内源性蛋白质70g,消化、吸收蛋白质150g,五、食物蛋白质营养学评价,（一）蛋白质的含量： 一般使用微量凯氏定氮法，测定食物中的含氮量，然后乘一个换算系数来计算蛋白质含量 食物中含氮量占蛋白质的16%，取倒数为6.25，即换算系数,（二）蛋白质消化率（digestibilit
8、y） 反映蛋白质在消化道内被分解的程度以及消化后的氨基酸和肽被吸收的程度 计算公式： 食物氮 （粪氮粪代谢氮） 蛋白质消化率（%）= 100 食物氮,粪代谢氮：指肠道内源性氮，即试验对象完全不摄入蛋白质时，粪中的含氮量。成人24小时内粪代谢氮一般为0.9 1.2g 真消化率（true digestibility）：用上面的公式计算得到的消化率即蛋白质的真消化率 表观消化率（apparent digestibility）: 将上述公式中的粪代谢氮忽略，所得到的消化率称为蛋白质的表观消化率,（三）蛋白质利用率 反映蛋白质被利用的程度，常用指标包括： 生物价（biological value, BV
9、）:反映食物蛋白质消化吸收后，被机体利用的程度，最大值为100，计算公式如下： 储留氮 生物价= 100 吸收氮 吸收氮 = 食物氮 （粪氮粪代谢氮） 储留氮 = 吸收氮 （尿氮尿内源性氮）,蛋白质净利用率（net protein utilization,NPU）: 反映食物中蛋白质被利用的程度，包括了消化和吸收两个方面，计算公式如下： 蛋白质净利用率（%）= 消化率 生物价 储留氮 = 100 食物氮,蛋白质功效比值（protein efficiency ratio, PER）: 处于生长阶段的幼年动物在实验期内，体重增加和摄入蛋白质的量的比值，反映蛋白质供生长需要的情况，常用于评价婴幼儿食
10、品中的蛋白质，计算公式如下： 动物体重增加（g） 蛋白质功效比值（%）= 摄入食物蛋白质（g） 实际应用中，由于实验条件存在差异，在实验时应设立标化酪蛋白对照组，规定其功效比值为2.5，计算时用实验组功效比值除以对照组功效比值再乘以2.5，即得到被测蛋白质的功效比值,氨基酸评分（amino acid score, AAS）：亦称为蛋白质化学评分（chemical score），是用被测食物蛋白质的必需氨基酸评分模式（ amino acid scoring pattern）和推荐的理想模式或参考蛋白的模式进行比较，是反映蛋白质构成和利用率关系的指标，计算时用食物蛋白质中的必需氨基酸和参考蛋白或理
11、想模式中相应的必须氨基酸的比值。公式： 被测蛋白质每克氮（或蛋白质）中氨基酸量（mg） 氨基酸评分= 理想模式或参考蛋白质每克氮或蛋白质中氨基酸量（mg）,几种食物和不同人群需要的氨基酸评分模式,参考蛋白质氨基酸评分模式,经消化率修正的氨基酸评分（protein digestibility corrected amino acid score, PDCAAS）：AAS的方法比较简单，但缺点是没有考虑食物蛋白质的消化率，因此用消化率校正后的值更为合理，其公式为： PDCAAS = AAS 真消化率 相对蛋白质价值（relative protein value, RPV）：生长速度与蛋白质剂量作回
12、归，求斜率按下式计算： 待测蛋白质回归斜率 相对蛋白质价值（%）= 100 乳白蛋白回归斜率,净蛋白比值（net protein ratio, NPR）：受试动物摄入1g蛋白质增加体重加上对照动物失重与蛋白质消耗量的比值，公式如下： 实验动物增重（g）+对照动物失重（g） 净蛋白比值= 实验动物蛋白质消耗量（g） 氮平衡指数（nitrogen balance index, NBI）：用不同水平的蛋白质给人或动物做氮平衡实验，做直线回归，其在Y轴上的截距即为氮平衡指数,六、蛋白质营养不良,（一）蛋白质缺乏 通常与能量缺乏同时发生，称为蛋白质能量营养不良（protein-energy malnut
13、rition，PEM），多数是因贫穷饥饿引起的，主要分布在非洲、南美洲及亚洲地区 夸希奥科病（Kwashiorker）：5岁以下儿童多见，主要表现为腹部、腿部水肿，虚弱、表情淡漠、生长迟滞、头发变色易脱落、易感染，肝脏脂肪变性 消瘦病（Marasmus）：婴幼儿多见，主要表现为消瘦乏力、肌肉萎缩、皮下脂肪消失、头发稀疏脱落、表情淡漠,（二）蛋白质过量 引起动物脂肪和胆固醇摄入过多 肥胖、高血脂、糖尿病、高血压等慢性疾病 增加肝脏、肾脏负荷：过多的蛋白质在肝脏脱氨分解后的氮由尿中排出体外 过多摄入含硫氨基酸，加速骨骼中钙的丢失，引发骨质疏松,七、机体营养状况评价,（一）膳食蛋白质摄入水平：背景资
14、料 （二）身体测量指标：是评价机体蛋白质营养状况的重要依据，包括身高、体重、胸围、上臂围等指标和一些营养评价指数，如BMI、标准身高体重等 （三）生化指标：血液蛋白质含量测定和尿中蛋白质代谢产物的测定，包括：,血清白蛋白（serum albumin） 血清运铁蛋白（serum transferrin） 甲状腺素结合蛋白（thyroxine-binding protein） 视黄醇结合蛋白（retinol-binding protein） 血清氨基酸含量 尿肌酐（creatinine） 尿三甲基组氨酸（3-methylhistidine） 尿羟脯氨酸（hydroxy proline） （四）氮平
15、衡试验 （五）临床表现,八、供给量,食物提供的蛋白质应满足维持机体零氮平衡 成人每公斤体重每天摄入0.8g蛋白质较好 我国推荐的供给量为1.0 1.2g/kg体重 蛋白质供能比例10 12%，儿童青少年为12 14%,中国居民蛋白质参考摄入量（RNI，g/d）,九、食物来源,广泛存在于各种动物性和植物性食物中 动物性蛋白质和大豆蛋白质属优质蛋白质，植物性蛋白质利用率低 动物性食物中脂肪和胆固醇含量高 因此提倡多食用大豆制品，并注意蛋白质的互补作用，进行合理搭配食物,复习参考题： 1. 限制性氨基酸、氨基酸互补作用、必要氮损失的定义 2. 列出人体必需的氨基酸种类 3. 举出三种评价食物蛋白质质量的指标,
